几何刚度、平衡单元复习节点内力以及独立模型及累加模型的验证.docx

几何刚度、平衡单元节点内力以及独立模型和累加模型的验证 ———————————————————————————————— 作者 : ———————————————————————————————— 日期 : ? 关于 MI Ｄ AＳ独立模型、 累加模型、 平衡单元节点内力及几何刚 度初始荷载的验证 接触ｍ idas 有一段时间了 , 最近在做一座悬索桥的设计， 因为涉及到风缆的加载，所以对独立模型、累加模型和几何刚度初始荷载、平衡单元节点内力等 进行了一些验证 , 这里面为了更直观 , 截取的图片较多，便于比较，都是个人的见解，有不对的地方还请多多指正。 图１ 模型如图 1, 索单元１ 2、13、 14 及 26、27、２８的初拉力为１０、 8、5KN。 塔底部固结。所不同的是 , 单元 1-11 具备一定的几何刚度初始荷载 , 见图 2。 图 2 图 ３ 首先进行的是施工阶段的加载。第一施工阶段直接假设主塔、主梁和拉索，但是不加自重。第二施工阶段（一次成桥 ) 加上自重 , 第三施工阶段在主梁端点加上竖向向下的 30KＮ的竖向力点荷载。采用独立模型 , 位移范数为０ .001 。 图 ４ 运行后，空工况下的结构相应见图 5-图 7 图 ５ 图 6 图 7 小结：空工况下，索力，位移，梁单元内力的不同源于塔梁结构的刚度不 同，初拉力类似与一种先张法，如果结构的刚度无限大（即索力挂上去之后 , 结构位移为０ ), 空工况下的索力会趋近于初拉力 ( 即趋近于１ 0、8、 5KN)。一次成桥的结构响应见图 8- 图 10，加节点荷载的结构响应见图 11- 图 13。 图8 图9 图１0 图１１ 图12 图１3 在这之后，如果勾选了非线性分析控制数据 , 成桥阶段 (Postcs ）的位移 , 索 单元和梁单元内力会和空工况下的结构响应一样。如果不勾选非线性分析，全部为零。 Post ｃ s 的结构相应见图 14- 图 16。 图 14 图1５ 图 16 2、静力加载 静力加载选择在两个梁端点加载同样的 3０ KN的竖向力。见图１ 7。运行后空工况的结构响应见图 18- 图 2０, 节点静力加载工况的结构响应见图 21－图 2 ３。 图１7 图 18 图 １ 9 图 ２ 0 图２１ 图２２ 图 23 静力３０ KN的加载情况下，位移和内力比施工阶段加节点荷载的要小，原 因是施工阶段的时候考虑的结构自重的缘故 , 如果把施工阶段的自重去掉 , 直接 加载节点荷载 1、 2，那么效果和静力加载是一样的。 然后 , 把施工阶段控制数据的独立模型改为累加模型 , 同时不勾选初始荷载控制，施工阶段的空工况结构响应见图２５ - 图 27（该模型去了自重） 图24 图 25 图2６ 图27 静力加载时，空工况下的结构响应见图 28- 图３ 0 图28 图2９ 图 3０ 由分析可以看出，不勾选初始荷载控制，几何刚度初始荷载就没有构成结 构的初始刚度，所以二者的结构响应是一致的（勾选不勾选 , 几何刚度初始荷载在此都不会构成结构的初始刚度 ), 但是在静力加载的情况下 , 几何刚度初始荷载赋予了结构初始刚度。下面 , 勾选初始荷载控制数据 , 见图 31 图 31 施工阶段空工况的结构响应和图 25- 图 27 一模一样 , 只是在静力加载工况时，空工况的结构响应见图 32－图 34, 施工阶段中的节点荷载 1、２下桁架单元的内力如图 35，可见 , 除了位移不同 , 静力加载前的结构几何刚度，正好是施工阶段结束后的结构刚度。 ( 累加模型的成桥阶段位移为 0, 在施加了 3０KN的力后竖向位移为７ .111 ｍm。独立模型在梁端点施加了３０ KN的力后 , 位移为 6.295mm，这时候结构的状态应该是累加模型的初始状态，再在该独立模型的梁端上施加 30KN的力 , 位移变成了 13. ３20mm，两者相差 7. ０ 25，考虑到切向位移及结构变形的缘故， 这个位移应该刚好是累加模型加载下的 7．111mm,所以累加模型的位移计算 , 一定要在成桥位移为零的基础上计算才能得到准确的值） 图 32 图33 图３４ 图35 最后，我们来对比勾选初始荷载与不勾选的累加模型，后施工阶段静力加载的结构响应有何不同 , 图 36 和 37 为不勾选的，图 3８和３９为勾选的。 图 36（不勾选初始荷载 ) 图 37（不勾选初始荷载） 图 38(勾选初始荷载 ) 图 39（勾选初始荷载 ) 可见 , 勾选初始荷载的累加模型的位移因为有了成桥自重和二恒的参与，刚度变大 , 静力加载下的结构位移较小 , 而且这时候的结构内力为索单元的实际受 力 , 对于描述成桥后的静力加载下的结构真实内力比较准确。 （因此可以得出 , 不 勾选初始荷载的累