midas gts nx 盾构侧穿建筑物建模过程分享

一、在GTS NX中建立3D模型，将平面切换至XY平面，导入包含盾构隧道平面、建筑物平面、盾构走向线（方向线）、分析范围线的CAD文件。

1.1默认3d设置

1.2定位xy平面

1.3CAD文件

1.4导入CAD文件

二、旋转隧道至XZ平面，选中盾构隧道—旋转—选中旋转轴线—角度为90度—命名几何组为隧道—点击确认或者适应；移动隧道至指定埋深，选中盾构隧道—移动复制—点击2点矢量—取消勾选X、Y—方法点选移动—在距离中输入-33.5（因为本例中隧道中心处离地面距离为33.5m）—确定或适用。

2.1旋转前

2.2 旋转后的效果

2.3移动后的效果

三、实体生成，点击几何菜单下的扫描—选择目标—线—选择对像圆—选择导向线—确认或适用（两个圆均用这个步骤生成实体）；点击几何菜单下的曲面与实体—自动连接—选择目标（两个圆筒）—方法为布尔运算—确认或适用，此时两个隧道分开了。

3.1生成实体步骤

3.2生成的实体

3.3自动连接步骤

四、建立分割实体面，双击模型中工作平面中的YZ平面—点击左视图—点击几何菜单下顶点与曲线中的矩形工具定义隧道分割面—在隧道范围外框一个矩形（框矩形前关闭透视图和阴影）—点击确认或适用

4.1点击左视图

4.2框选隧道分割面

4.3选好隧道分割面

五、扫描复制分割面，选中分割面—点击扫描复制—分割数量填40（本模型盾构长度为60m，1.6m一环管片）—复制了40个面—点击确认—删除首尾两个面（40个单元需要39个面分割，本例共41个分割面—选中首尾两个面，按delete删除）。

5.1复制分割面完成后

5.2删除首尾分割面后

六、分割实体，点击几何菜单下分割中的实体—选择目标实体（隧道）—选择辅助曲面工具（上一步39个分割面）—点击确认。

6.1分割实体操作界面

6.2分割好的隧道实体

七、扩展地层，选择几何菜单中的延伸栏中的扩展—选择地层平面范围线—方向为2点矢量—仅勾选Z方向—方法中长度填-50—几何组为几何组-1（千万不能放到隧道几何组里面）—点击确认或适用；地层和隧道重叠部分进行布尔运算，选择几何菜单中曲面与实体中的自动连接—布尔运算—选择全部对象—确认或适用。

7.1扩展土层预览

7.2土层与隧道布尔运算

八、分割地层，选择几何菜单下分割界面的实体—选择土层为目标实体—点分割平面—只勾选Z—填-3.4（本例中第一层为3.4m厚的杂填土）—点适用；重复上面分割土层的操作（第二层为10.8m厚的淤泥(分割第二层土时应填-14.2)，第三层为8.5m厚的强风化混合花岗岩（分割第三层土时应选择土层实体和隧道实体，也可以全选，应填-22.7），第四层为27.3m厚的中风化混合花岗岩，共50m），完成后点击保存。

8.1分割第一层土

8.2分割后的土层实体

九、建筑物模型建立，点击几何菜单下曲面与实体中的印刻—曲线—目标选择地面—辅助选择建筑平面8根线—方向为最短距离直线的方向—确认；扩展建筑桩基，点击几何菜单下延伸中的扩展—选择对象目标为建筑物平面线每个顶点（共15个点）—方向为2点矢量—仅勾选Z方向—长度填-20（桩长为20m）—几何组命名为“建筑物桩”—确认；桩基印刻，印刻—自动印刻—目标选桩基所在的几个土层（本例为前3个土层）—辅助对象选择上一步扩展的15根桩—确认；然后，自动连接—布尔运算—全选—适用—印刻—确认。

十、分组；把包含土层的放到一个组，选定4个土层—确认；把隧道实体放到一个实体组；建筑物桩之前已经放到建筑物桩几何组中。

10.1 几何组分类

十一、定义材料，网格—材料—建立—各向同性—修正莫尔库伦—名称为杂填土—一般里面的泊松比0.35—容重18.5—非线性里面的黏聚力和内摩擦角—适用—第二、三层土参数。。。。。。；盾壳、管片、建筑物层应勾选结构。

11.1输入土层参数

11.2盾壳参数

11.3建筑物参数

11.4盾构管片参数

十二、定义属性，地层为3D实体单元，盾壳为2D板单元（厚度取0.06m），管片为2D板单元（厚度取0.4m），楼板为2D板单元（厚度为0.15m），桩基按1D梁单元（桩径取0.4m），建筑物梁按1D单元（宽高比为0.3*0.3m）；有过类似建模经历的可以从其他模型中导入材料和属性。

12.1盾壳属性

12.2管片属性

12.3建筑物楼板属性

12.4建筑桩基属性

12.5建筑物梁属性

十三、生成网格，先生成隧道的网格，网格—生成—3D—自动实体—选择隧道实体—播种方法中尺寸用0.8m—混合网格生成器—适用；随后划分隧道所在地层的土层—右键该层然后仅显示—（如果隧道穿越两层土的交界处则尺寸控制—线—选择土层下层轮廓线—方法为线性梯度长度—起始长度为1m,结束长度为2m—适用—选择土层上层轮廓线—起始长度为2m，结束长度为1m—对称播种—适用）—生成—3D—自动实体—选择仅显示的土层—播种方法中尺寸用2m—混合网格生成器—适用；其它层一样的原理。（温馨提示：想要计算快，可以把边缘部位播种尺寸加大到10m左右，计算部位尺寸在3m以内）

13.1隧道实体生成的网格

13.2土层实体生成的网格

十四、建筑物和桩基网格尺寸控制为1m，删除最上面三层土生成的网格组，选择最上面三个土层的实体—生成3D网格—尺寸1m—选择内部的线（桩）—桩基—确认—确认

14.1建筑桩基生成网格

14.2桩基穿越土层网格划分

十五、对网络组命名。网格组—重命名—回到前视图—选择交叉和前面—中心—升序—名称为“注浆”—适用。通过左边网格—排序—依据名称可以看到重命名40个的注浆网格。用同样的方法可以重命名开挖40个开挖网格并升序排列

15.1 重命名的注浆网格排序

15.2 重命名的开挖网格排序

十六、网格属性更改。网格参数—3D—选择网格单元—选择对应的属性—确认。

十七、析取结构。关闭网格组—打开盾构隧道几何组—将视图调至前视—析取—面—选择目标—视图调至后视—选择目标—单元特性选盾壳—忽略重复面—基于所属独立形状注册—确认。然后重命名盾壳网格组。用同样的方法析取管片，并重命名管片网格组。

17.1 析取盾壳结构

十八、生成建筑物上部结构。析取建筑物的梁结构，关闭其他几何单元，析取—线—选择建筑物梁线—单元特性选建筑物梁—网格组命名为建筑物梁—适用；析取建筑物的板结构，打开最上层土层几何模型—析取—面—选择8个面—单元特性选楼板—网格组命名为建筑物板—适用。

18.1 析取建筑物梁结构

18.2 析取建筑物板结构

十九、建柱子网格，点击扩展网格组—节点-1D—拉伸方向为2点矢量—只勾选Z方向—扩展信息为均匀—偏移3，次数为6（3m层高，6层楼）—单元特性选建筑物柱子（之前没有建立建筑物柱子属性的可以在这一步建立）—网格组命名为建筑物柱子—确认。

19.1 扩展建筑物柱子网格组

20、移动复制建筑物梁和板网格组。转换—移动复制网格—平移—网格组—选择建筑物梁和建筑物板—方向为2点矢量—只勾选Z—方法为复制（均匀）—距离为3，次数为6—适用—将复制生成的网格组和最底层的网格组同类合并（7层板合到一层，7层梁合到一层）。

20.1合并后的梁板网格组

二十一、添加约束。视图调整为前视—点击静力/连坡分析—边界—约束—高级—框选左侧边界节点—自由度点TX—边界组命名为“自动约束”—点击适用，其他侧的边界也可同样操作（最底层的自由度占TX、TY、TZ）;隐藏刚刚添加的约束和其他网格，只显示建筑桩网格—静力/连坡分析—边界—约束—高级—节点—选择所有建筑物桩节点—自由度勾选RZ—边界组名称更改为边界约束

21.1添加边界约束后特征线

21.2添加建筑物桩约束

二十二、改变属性。改变注浆层属性，仅显示注浆层网格—边界—改变属性—施工阶段—全选注浆网格组—属性改为注浆—适用。

二十三、添加掘进压力荷载，（1）、添加奇数组开挖网格组掘进压力：选择奇数编号的开挖网格组（用直线选择+交叉选择）—隐藏选择的奇数网格组—荷载—压力—面—类型为3D单元面—点击前视图选择最左边的网络组左侧—方向类型为法向—掘进压力填60（实际值按计算取）—荷载组命名为（掘进压力-001、003、005、007。。。。。。）；（2）、添加偶数组开挖网格组掘进压力，方法同奇数组。

23.1选择奇数网格组

23.2添加奇数组网格法向荷载

23.3选择偶数网格组（最左边第一个也要选择）

23.4添加偶数组网格法向荷载

二十四、添加注浆压力。（1）、添加盾壳单元上向外的注浆压力，仅显示盾壳网格组—荷载—压力—2D单元—分别选择盾壳单元（分40段）—方向为法向—压力为-100（实际值按计算取）—荷载组命名为注浆压力外—001、002、003。。。。。。。040；（2）、添加管片单元上向内的注浆压力，仅显示管片网格组—荷载—压力—2D单元—分别选择管片单元（分40段）—

24.4添加盾壳单元法向向外荷载

24.4添加管片单元法向向内荷载

二十五、添加自重荷载。

25.1添加自重荷载

二十六、施工阶段管理。点击施工阶段管理—名称改为隧道开挖—添加—定义施工阶段—将地层、开挖、注浆、自动约束、自重数据组激活—阶段名称命名为初始应力—保存；新建一个名称为建筑物施作的阶段—激活建筑物的数据组、转动约束—保存；新建位移清零阶段—勾选位移清零项—保存

26.1定义施工阶段

二十七、施工阶段助手。点击施工阶段助手—设定分配规则—组类型为辅网格组—组名称为开挖和注浆—选R（开挖）—开挖和注浆开始阶段填3—添加组名为盾壳的网格组—填A—盾壳的阶段填3—添加掘进压力荷载组—填A—掘进压力阶段填3—再添加掘进压力荷载组—填R—后添加的掘进压力荷载组填阶段填4—添加管片、注浆网格组—填A—阶段填8—添加盾壳网格组—填R—阶段填8—添加边界组注浆—填A—阶段填9—添加注浆压力内、注浆压力外荷载组—填A—阶段填9—应用分配规则—确认—点击模拟施工阶段—开始

27.1模拟施工阶段

二十八、新建分析工况。分析—新建—标题命名为隧道开挖—求解类型为施工阶段—点击分析控制—一般—勾选初始应力分析—1.初始应力—非线性—收敛性判别准则按默认（或者为了快速计算仅勾选按位移的收敛准则）

28.1新建施工阶段开挖

二十九、求解。

三十、结果查看。