l 大型混凝土箱型隧道结构的详细3D建模                                                

l 结果处理的定制脚本的创建                                          

l 最优化荷载组合和截面切片模型                                                                         

案例学习

Gota隧道的设计和分析（瑞典）

瑞典的Skanska Teknik AB公司正利用LUSAS Civil & Structural帮助设计一段128m长的钢筋混凝土管道,其为卢森博格地下45号线的一部分。LUSAS咨询服务部门为该项目开发了专门的用户脚本自动进行结果处理操作、绘制图形和屏幕曲线,并输出结果数据进行以利用Skanska Teknik AB公司的自有软件进行电子表格计算配筋。

该隧道设计合同被分为3段, Skanska Teknik AB公司承担了位于Jarntorget的西段的开挖和覆盖工作。该合同涵盖了一个96m的开挖口,一条128m长的双箱钢筋混凝土管道和一个集成的物流斜坡建筑,通气筒和30m高的烟肉,以及一段276m长的双箱隧道。128m长的物流通道为双向4车道,,同样承受顶部汽车停放和访问荷载。隧道的壁和顶板厚1m。其底板厚0.8m~1.5m不等。该结构总共有1000根桩。

用了将近22000个单元来对此复杂的隧道结构进行建模,已达到必要的详细程度。使用了厚板单元模拟混凝土结构以便得到面外剪力。利用连接单元模拟了端部支承和桩的摩擦支承。

概述

该模型施加的荷载工况包括：

l 不均匀沉降，通过沿着和跨过隧道中心线的正弦曲线模拟               

l 温度梯度和收缩                                        

l 土和水压力

l 变化的水位

l 机动荷载-手动加载

极限承载组合(ULS)和正常使用组合(SLS)

LUSAS中,智能组合工具可以根据选用的规范和施加荷载自动进行最大、最小的荷载组合以考查最不利或最轻松的效应。从这些荷载组合中，对所考虑的任意载荷工况,包络线、轮廓图以及变形曲线和结果图表可以轻易的获得。尽管如此,在这个项目中,智能组合工具和LUSAS咨询服务公司编写的用户脚本被联合使用,以自动进行结果处理，并输出用于电子表格计算的数据。

LUSAS建模

LUSAS中的脚本

在编写的许多脚本中,开发了一个模型截面工具可以将模型中特定坐标的点或节点切去。截面的位置可以命名存储在数据库中供以后应用。感兴趣的所选工况的结果可以自动以图标形式显示出来。这样,对任何荷载工况,应力、剪力和位移的曲线都容易得到,使沿结构长度方向的评价变得极简单。通过改变现行荷载工况和在数据库中重新选择开挖名称,又可以得到新的一组荷载工况和组合的结果。为了计算配筋, Skanska Teknik AB公司利用LUSAS的分析结果在其自己的办公微软电子表格上进行计算。LUSAS中的荷载组合显示脚本输出了基本的和可选的荷载组合定义及其包络图(包括荷载及其组合系数) ,供表格计算,以进行配筋数量设计并检验整体安全。

使用LUSAS的优点

Skanska Teknik AB的工程师Mathias Uhlán说: “由于几何形状复杂,不可能对其进行二维建模,如果这么作,需要采用很保守的方法。但是通过采用三维模型,我们可以将模型分段并很容易得到选定部位的结果。”他继续说: “基本上,在该项目中使用LUSAS的主要优点是其可以考虑该结构的复杂几何形状并在一个模型中得到所有需要的结果。

“我们可以将模型分段并很容易得到我们想要的选定部位的结果。”

-Mathias Uhl, Skanska Teknik AB公司工程师