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1、midas GTS 3D 例题 35,应用隧道的钢管多段灌浆加固分析,概要,使用钢管多段二次灌浆法隧道分析钢管模型通过梁要素，灌浆通过实体元素来建模打开“GTS例题钢管多端.gtb”,00,1,钢筋面积,钢管,应用隧道的钢管多段灌浆加固分析,01,材料特性,属性,2,01,材料,3,材料特性,01,结构,4,材料特性,操作流程,1）点击【文件】打 开;2)选择“GTS 2D 例题26.gtb”;3）在主菜单中选择【视图】显示选项;4）一般表单的“网格”节点显示中选定False5)点击【适用】,02,文件打开,5,1,2,3,4,5,操作过程,1）在主菜单中选择【模型】特性属性；2）确定生成8个
2、属性在这个操作例题中属性在操作一开始就指定,03,6,1,2,模型特性属性,操作过程,1）在模型工作目录树中，勾选几何组中的地基线和锚杆，确定为“显示”2）在主菜单中选择【几何】曲线交叉分割3）点击“已显示（Ctrl+A）”,选择所有的线4）在“交叉分割”窗口中点击【适用】,04,7,3,4,2,1,几何曲线交叉分割,操作过程,1)在主菜单中选择【几何】曲面建立平面2)如图所示选择隧道上部所对应的线3)点击【确定】4)隧道下部，钢筋加固区域的前面部分和后面部分都有“面”来生成加固区域后面部分的面由合并两侧的线生成,05,几何曲面建立平面,8,加固区后面部分,加固区前面部分,隧道下部,隧道上部,
3、合并线,3,4,1,2,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】生成几何体扩展2）选择隧道上部和下部对应的面3）选择“Y”轴4）长度中输入“36”，名称中输入“隧道”5）点击【适用】6）将“过滤选择”中转变为“线组”7）选择地基对应的线组8）选择“Y”轴9）在名称中输入“地基”，10）点击【确定】,06,几何生成几何体扩展,9,3,4,5,1,2,6,7,9,8,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】转换移动复制2）在“选择对象形状”中选择“加固区域后面部分对应的面”3）选择“Y”轴4）在距离中输入“12”5）点击【确定】,07,10,几何转换移动复制,3,4,5,1,2,操作过程,1）在主菜单中选
4、择【几何】生成几何体放样2）在“选择截面形状”如图所示选择这加固区域前面对应的面和线组以及后面对应的面和线组3）点击【确定】,08,11,3,1,2,几何生成几何体放样,操作过程,09,几何曲线在工作平面建立二维矩形（线组）,12,1)在主菜单中选择【几何】曲线在工作平面建立二维矩形（线组）2)勾选“生成面”3)如图所示选择生成大于“加固区域”的面4)点击【确定】,3,4,1,2,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】转换移动复制2）在“选择对象形状”中选择上一步骤中生成的面3）选择“Y”轴4）距离中输入“6”5）点击【确定】,10,13,3,4,5,1,2,几何转换移动复制,操作过程,1）在主
5、菜单中选则【几何】实体分割实体2）在“选择分割的实体”中选择“放样的加固区域实体”3）在“选择辅助曲面”选择“前一步骤生成的所有面”4）点击【确定】,11,14,3,4,1,2,几何实体分割实体,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】转换移动复制2）在“选择对象形状”中选择分割后加固区域内的后面部分实体3）选择“Y”轴方向4）勾选“均匀复制”5）距离中输入“6”，数量中输入“4”6）点击【确定】,12,15,3,4,5,1,2,6,几何转换移动复制,操作过程,13,16,1）在工作树中选择“曲线”和“曲面”，指定为“隐藏”2）在主菜单中选择【几何】布尔运算并集3）在“选择布尔运算主形状”中选择“
6、加固区域前部分（放样实体）”4）在“选择布尔运算辅助形状”中选择加固区域中下部的所有实体5）点击【确定】,3,4,5,2,1,几何布尔运算并集,操作过程,14,17,1）在主菜单中选择【几何】曲线在工作平面上建立二维矩形（线组）2）勾选【生成面】3）如图所示选择加固区域所显示的面4）点击【确定】,3,4,1,2,几何曲线在工作平面建立二维矩形（线组）,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】转换移动复制2）在“选择对象形状”中选择上一步骤生成的“面”3）选择“Y”轴方向4）勾选“均匀复制”5）距离中输入“6”，数量中输入“4”6）点击【确定】7）6个面中最前面的面在生成其他5各面以后需要删除,15
7、,18,3,4,5,6,1,2,7,几何转换移动复制,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】实体分割实体2）在“选择分割的实体”中选择“加固区域实体（并集形状）”3）在“选择辅助曲面”中选择上一阶段生成的所有面4）点击【确定】目前工作平面上的实体形状无法通过分割来生成共享面。因此需要先合并实体然后再分割实体,16,几何实体分割实体,19,3,4,1,2,操作过程,17,20,1）在主菜单中选择几何布尔运算差集2）在“选择布尔运算主形状”中选择“隧道上半部分实体”3）在“选择布尔运算辅助形状”中选择“加固区域实体6”4）勾选“删除辅助形状”5）点击【确定】,3,4,5,1,2,几何布尔运算差集,操
8、作过程,1)在模型工作目录树中选择实体，鼠标右击弹出关联菜单，在关联菜单中选择“隐藏全部”2)在模型工作目录树中选择“曲线中的复选框”3)在主菜单中选择【几何】曲线建立三维三维直线在“捕捉工具栏”打开“顶点捕捉”4)在输入位置中，如图所示选择节点的顶点5)结束位置中输入“0，13，0”6)点击【适用】钢筋长度为12m，加固区域的节点共享长度更长.,18,几何曲线建立三维三维直线,21,Start Location,3,5,6,7,1,2,4,操作过程,1）在主菜单中选择几何转换旋转2）在“选择对象形状”中选择之前生成的三维直线将选择过滤中转变为“线”3）点击“选择旋转轴”，4）如图所示选择如图
9、所示的“线”5）在角度中输入“10”6）点击【确定】,19,22,旋转轴,3,4,5,6,1,2,几何转换旋转,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】曲线合并线2）如图所示选择除隧道左边部分的14个线以外的其他所有的线3）点击【确定】4）右侧部分使用同样的方法,20,23,几何曲线合并,3,1,2,4,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】转换扫描（复制）；2）在“选择将移动的形状”中选择“钢筋线”3）在“选择导向曲线”中选择合并后右侧的线4）勾选“反向”5）在分割中输入“14”6）点击【适用】7）在“选择将移动的形状”中选择“钢筋线”8）在“选择导向曲线”中选择合并后左侧的线9）不勾选“反向”1
10、0）点击【适用】,21,几何转换扫描复制,24,Start Location,4,5,6,1,2,10,7,3,8,9,操作过程,1）隐藏钢筋线除边缘以外的线2）在项目工作目录树中选择只显示加固区域实体3）在主菜单中选择【几何】曲线打断4）在方法中选择“打断面”在“选择线”中选择钢筋对应的29条线，在“选择打断面”选择如图所示加固区域6m的面5）点击【适用】6）右侧如图所示使用同样的方法“打断”,22,25,几何曲线打断线,3,4,5,6,7,2,1,操作过程,1）如图所示选择选择不必要的线，点击删除，点击确定2）在模型工作目录树中选择几何几何组钢筋1，鼠标右击弹出关联菜单，在菜单中选择包括/
11、排除网格组项3）选择钢筋前部分对应的29条线4）点击【确定】钢筋后部分线使用同样的方法包括在几何组钢筋2中,23,26,几何几何组包括/排除网格组项,3,4,2,1,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】转换移动复制2）在“选择对象形状”中选择几何组中的钢筋一（选择29个边）3）在“选择方向”中选择“Y”轴4）勾选“均匀复制”5）距离中输入“6”，复制次数中输入“5”6）点击【确定】7）同样的方法复制几何组中的钢筋2，在这一步骤中，复制次数中输入“4”,24,27,几何转换移动复制,3,4,5,6,1,2,7,操作过程,1）在模型工作目录树中选择第一加固区域实体和边界，鼠标右击弹出关联菜单，在关
12、联菜单中点击“只显示”2）在主菜单中选择【几何】曲面印刻3）在方法中指定为“印刻顶点”4）在“选择形状”中选择加固区域实体5）在“选择目标曲面”上选择加固区域的后侧面6）在“选择辅助顶点”上选择如图所示的29个顶点在印刻方向选择“最短距离方向”7）点击【确定】,25,28,几何曲面印刻,3,4,5,6,2,8,7,1,操作过程,1）在模型工作目录树中选择第二加固区域实体和边界，鼠标右击弹出关联菜单，在关联菜单中点击“只显示”2）在主菜单中选择【几何】曲面印刻3）在方法中指定为“印刻顶点”4）在“选择形状”中选择加固区域实体，在“选择目标曲面”上选择加固区域的前侧面，在“选择辅助顶点”上选择如图
13、所示的29个顶点5）在印刻方向选择“最短距离方向”6）点击【适用】7）在“选择形状”中选择加固区域实体，在“选择目标曲面”上选择加固区域的后侧底部面，在“选择辅助顶点”上选择如图所示的29个顶点8）点击【适用】,25,29,3,4,5,6,2,8,7,1,几何曲面印刻,操作过程,1）在“选择形状”中选择加固区域实体，在“选择目标曲面”上选择加固区域的后侧顶面，在“选择辅助顶点”上选择如图所示的29个顶点2）在印刻方向选择“最短距离方向”3）点击【适用】4）这样的方法对加固区域的其他面进行印刻,25,30,3,2,1,4,几何曲面印刻,操作过程,Main Menu Geometry Solid
14、Embed Select Mater Object SolidSelect Tool Object SolidApply Select Master Object Solid Select Tool Object Solid Apply Solid 6 Solid Embed.,26,3,2,1,4,31,几何实体嵌入,5,6,7,3,4,1,2,6,7,5,操作过程,27,32,1)在主菜单中选择【几何】曲线在工作平面建立二维矩形（线组）2)勾选“生成面”3)如图所示生成大于“隧道界面区域”的面4)点击【确定】,3,4,1,2,几何曲线在工作平面建立二维矩形（线组）,操作过程,1）在主菜单中
15、选择【几何】转换移动复制2）在“选择对象形状”中选择前一步骤生成的面3）在“选择方向”中选择“Y”轴4）勾选“均匀复制”5）距离中输入“1”，复制次数中输入“35”6）点击【确定】选择“工作目录树”中36个曲面中最前面的一个曲面，点击【删除】后点击【确定】,28,33,3,4,5,6,1,2,7,几何转换移动复制,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】实体分割实体2）在“选择分割的实体”中选择“隧道上部，下部”两个实体3）在“选择辅助曲面”中选择上一阶段移动复制生成的35个面4）勾选“分割相邻实体的面”，选择“地基，加固区域”对应的7个实体5）点击【确定】,29,几何实体分割实体,34,3,4,
16、5,2,1,操作过程,1）只显示加固区域实体以及实体对应的线；2）在主菜单中选择【网格】自动网格划分实体3）如图所示选择加固区域的6个实体4）网格尺寸指定单元尺寸，输入“1.5”5）性选择“5等级岩体”，网格组中输入“加固区域”6）点击“高级选项”7）在“选择内部边界”中选择钢管对应的线8）点击【确定】9）点击【适用】,30,35,3,4,5,2,8,7,9,1,6,网格自动网格划分实体,操作过程,1）只显示“隧道实体”2）选择“隧道上部的36个实体”3）在网格尺寸中指定单元尺寸，输入“2”4）属性选择“5等级岩体”，网格组中输入“隧道上部”5）点击【适用】6）同样的方法生成隧道的下部网格组7
17、）只显示地基实体，选择8）在网格尺寸中指定单元尺寸，输入“2”9）网格组中输入“地基”10）点击【确定】,30,36,4,5,8,7,9,10,1,2,3,网格自动网格划分实体,操作过程,1）在主菜单中选择【模型】单元析取单元2）选择所有网格组隐藏后，点击“隧道实体”网格右击选择“仅显示”3）如图所示，在前视图中选择隧道外侧部分的面4）在属性中选择【软S/C】；网格组中输入“S/C”5）勾选【基于主形状注册】6）点击【确认】,31,37,3,4,5,6,1,2,模型单元析取单元,操作过程,1）在主菜单中选择【网格】网格自动划分线2）几何组中选择“锚杆1”3）在“单元长度”中输入“1”4）在网格
18、组中输入“锚杆”，在属性中确认为“锚杆1”5）点击【确认】使用同样的方法生成如图所示的锚杆2部分的线网格组,32,38,3,4,5,1,2,网格自动网格划分线,操作过程,1）在模型工作目录树中选择网格，鼠标右击弹出关联菜单，生成“新网格组”2）网格组中输入“上部锚杆1”3）同样的方法生成“上部锚杆2”的网格组4）鼠标右击上部锚杆1网格组，在关联菜单中选择“包括/排除网格组选项”5）如图所示选择8个单元6）点击【确定】,33,39,5,6,4,1,2,3,模型工作目录树网格新网格组包括/排除网格组选项,操作过程,1）鼠标右击上部锚杆2网格组，在关联菜单中选择“包括/排除网格组选项”2）如图所示选
19、择8个单元3）点击【确定】,33,40,3,1,2,模型工作目录树网格新网格组包括/排除网格组选项,操作过程,1）选择只显示“加固区域”网格组2）在模型工作目录树中选择网格组，鼠标右击弹出关联菜单，选择“新网格组”3）继续添加生成5个新网格组4）使用键盘上的F2对新网格组名称进行修改，修改为“钢管001-钢管006”5）鼠标右击钢管001网格组，选择网格组中的“包括/排除网格组选项”6）如图所示选择单元7）点击【确定】同样的方法生成钢管002-006的网格组删除使用过的一位加固区域网格组,33,41,001,002,003,004,005,006,5,6,7,1,2,3,4,8,9,模型工作目
20、录树网格新网格组包括/排除网格组选项,操作过程,1）在主菜单中选择【模型】网格自动划分线2）选择隧道上部锚杆1的2个网格组3）在“选择方向”中选择“Y”轴4）在距离中输入“0.5”，点击【适用】5）选择上一过程中选生成的上部锚杆1的2个网格组6）在“选择方向”中选择“Y”轴7）勾选“等间距复制”8）在距离中输入“2”，次数中输入“17”，点击【适用】9）选择上部锚杆2的两个网格组10）勾选【非均匀复制】，距离中输入“1.5,172”，点击【确定】11）删除上部锚杆2的两个网格,34,42,3,1,9,10,2,4,5,6,7,8,11,模型转换移动复制网格,操作过程,1）在主菜单中选择【网格】
21、网格组重新命名2）如图所示选择隧道上部所有的网格组3）在“排序方法”中选择“坐标顺序”，1st内选择【Y】4）名称中输入“隧道上部”5）点击【确定】6）相同的方法重新命名隧道下部网格,35,43,3,4,5,1,2,网格网格组重新命名,操作过程,1）如图所示只显示喷混网格组2）在“视图工具栏”中点击“前视图”3）如图所示选择隧道上部喷混对应的区域4）在名称中输入“上部喷混”5）后缀起始号中输入“1”6）点击【适用】同样的方法重新命名下部喷混网格组,35,44,3,4,5,6,2,1,网格网格组重新命名,操作过程,1）如图所示只显示锚杆对应的网格组2）在“视图工具栏”中点击“前视图”3）如图所示
22、选择隧道上部锚杆对应的区域4）在名称中输入“上部锚杆”5）后缀起始号中输入“1”6）点击【适用】同样的方法重新命名下部锚杆网格组,35,45,3,4,5,6,1,2,网格网格组重新命名,操作过程,1)网格组选择显示全部2)在主菜单中选择【模型】边界地面支撑3)边界组中输入“支撑”4)点击“以显示”（CTRL+A）5)点击【确定】,36,46,2,3,4,5,1,模型边界地面支撑,操作过程,1）在主菜单里选择【模型】荷载自重2）在荷载组里输入“自重”3）在自重系数的Y处输入“-1”4）点击【确定】,37,47,3,4,1,2,模型荷载自重,操作过程,1）在主菜单中选择【模型】边界修改施工阶段单元
23、属性2）在“选择网格组”中选择喷混所对应的72个网格组3）在属性中选择【硬S/C】4）点击【确定】5）选择加固区域对应的6个网格组6）在属性中选择“加固区域”7）点击【确定】施工阶段中属性变换需要指定施工阶段中边界条件,38,48,3,4,5,6,1,2,7,模型边界修改施工阶段单元属性,操作过程,1）只显示网格组中的钢管0012）在主菜单中选择【模型】边界支撑3）边界组中输入“钢管001”4）如图所示选择钢管001上的所有结束节点5）勾选“固定”6）点击【适用】同样的方法生成“钢管002”“钢管003”“钢管004”“钢管005”“钢管006”的边界条件,39,49,5,3,4,5,6,2,
24、1,模型边界地面支撑,操作过程,40,50,1）在主菜单中选择【模型】施工阶段施工阶段建模助手2）如图所示，将“地基，加固区域#，隧道上部和隧道下部单元；边界；荷载”中的“#，接触，接触单元，隧道，支护，自重”选择并且拖放到“I.S”3）在“设定分配原则”“设定组类型”中选择“网格”，在“设定组名前缀”中选择“隧道上部”，在“A/R”中指定【R】，“开始阶段”和“阶段增量”中都输入“1”4）同样指定如图所示的“上部锚杆”“上部喷混”“上部喷混边界”“隧道下部”“下部锚杆”“下部喷混”“下部喷混边界”的“开始阶段”和“阶段增量”5）根据需求输入“A/R”“开始阶段”“阶段增量”6）操作完成后点击
25、【应用分配原则】,4,6,1,2,3,模型施工阶段施工阶段建模助手,操作过程,41,51,1）在主菜单中选择【模型】施工阶段定义施工阶段2）初始状态时需要勾选【位移清零】3）点击【保存】，点击【关闭】,3,1,2,模型施工阶段定义施工阶段,操作过程,41,52,1）选择阶段【2：CS1】2）点击“插入”3）将“组数据”中单元的“钢管001”以及边界的“加固区域001”“加固区域002”“钢管001”拖放到“激活数据”中4）点击【保存】,3,4,2,1,模型施工阶段定义施工阶段,操作过程,41,53,1）选择阶段【8：CS6】2）如图所示将组数据中的3）单元和边界拖放到“激活数据”中4）点击【保
26、存】5）选择阶段【14：CS12】6）将组数据中单元和边界拖放到“钝化数据”和激活数据中7）点击【保存】,3,4,2,1,5,6,模型施工阶段定义施工阶段,操作过程,41,54,1）选择阶段【20：CS18】2）如图所示将组数据中的3）单元和边界拖放到激活数据和钝化数据中4）点击【保存】5）选择阶段【26：CS24】6）如图所示将组数据中的单元和边界拖放到激活数据和钝化数据中7）点击【保存】,3,4,2,1,5,6,模型施工阶段定义施工阶段,操作过程,41,55,1）选择阶段【32：CS30】2）如图所示将组数据中的单元和边界拖放到激活数据和钝化数据中3）点击【保存】,3,2,1,模型施工阶段
27、定义施工阶段,操作过程,1）在主菜单里面选择【分析】【分析工况】2）点击【添加】，3）名称中输入“钢管支护”，分析类型中指定【施工阶段】4）点击【分析控制】5）选择【应力分析初始阶段】为“初始阶段应力分析”，即“IS”,选择【K0条件】6）点击【确定】，在“添加/修改分析工况”中，点击【确定】,42,56,3,4,5,6,2,1,分析分析工况,操作过程,1）在主菜单中选择【分析】【分析】2）选择“隧道开挖分析”3）点击【确定】注意：1）分析过程生成的信息将显示在输出窗口中，如果生成“警告信息”，分析过程可能不会正常，需要注意；2）分析得到的相关信息文本文件指定为“.out”格式来保存文件.,4
28、3,57,3,1,2,分析分析,操作过程,1)选择【结果工作目录树】中的CS40-Step 001(1)位移 DXYZ(V),确定为初始位移变形2)选择【结果工作目录树】中的CS40-Step 001(1)位移 DZ(V),确定为初始位移变形,44,58,1,2,结果工作目录树 CS40-Step 001(1)位移 DXYZ(V),DZ(V),操作过程,1)选择【结果工作目录树】中的CS40-Step 001(1)位移 DZ(V),确定为初始位移变形；2）在特性中选择“剪切面”3）点击“用户定义”4）由“X”轴指定定义平面，顶点指定为“0”5）点击【确定】，点击【适用】,45,59,3,4,5
29、,2,1,结果工作目录树 CS40-Step 001(1)位移 DZ(V),操作过程,1）在特性中选择“其他”2）在“无结果单元”中指定“排外”3）点击【适用】4）在结果目录树中选择CS40-Step 001(1)2D 单元应力 Layer 1-Soil SXX(中心），Layer 1-Soil SYY(中心），Layer 3-Soil SXX(中心），Layer 3-Soil SYY(中心），,46,60,3,1,3,2,结果工作目录树 CS40-Step 001(1)2D 单元应力 Layer 1-Soil SXX(中心）,操作过程,1）在模型工作目录树的网格组中选择“上部锚杆”和“下部锚
30、杆”，鼠标右击弹出关联菜单，选择“只显示”2）在结果目录树中选择CS40-Step 001(1)1D 单元内力 梁/桁架FX，显示锚杆轴向力,47,61,2,1,结果工作目录树 CS40-Step 001(1)1D 单元内力 梁/桁架FX,操作过程,1）在主菜单中选择【结果】提取结果2）在输出数据中“分析组”中指定【IS-Step 001(1)】,将数据变化为“DZ(V)”3）在步骤数据中点击“全选”（选择全部施工阶段）4）如图所示选择隧道全体部分拖拽的节点5）点击【Y】6）点击【表格】7）施工阶段中各个节点的属性都在表格中,48,62,结果提取结果,3,5,6,1,2,7,4,操作过程,1）
31、如图所示通过鼠标全选除了“标号”“步骤”“步骤值”以外的其他表格内容2）鼠标右击选择图形显示3）每个节点的施工阶段中的沉降通过图形的方式输出表格结果可以通过EXCEL文件格式保存，或者图形格式保存,48,63,3,2,1,结果提取结果,操作过程,1）在主菜单中选择【几何】工作平面移动2）选择“3顶点平面”3）如图所示选择3各顶点4）点击【确定】5）在主菜单中选择【结果】沉降形状定义沉降计算栅格6）左侧下部顶点和右侧上部顶点分别定义为LB顶点和RT顶点7）选择【添加】，勾选“栅格”8）点击【确定】,49,64,结果沉降形状定义沉降计算栅格,3,4,5,2,1,7,7,8,LB Point,RT Point,操作过程,1）在主菜单中选择【结果】沉降形状定义沉降计算栅格2）在步骤中选择施工阶段“CS40-Step 001(1)”,在变形中选择“D(Z)”3）勾选“栅格”4)点击【添加】5）点击【确定】6）勾选【X】，点击“细节”隧道开挖中的地面沉降面积可以计算出来,49,65,3,4,5,6,1,2,结果沉降形状定义沉降计算栅格,
