鉴于本人在斜拉桥建模计算过程中,斜拉桥主梁在斜拉索锚固点及截面偏心不同时,主梁产生不同的轴向变形(有的出现伸长现象,明显与实际不符),故作midas加载对比计算如下:
模型结构说明:模型结构选用相同材料:Q235;相同截面:P 194×10钢管;相同单元长度:2m;相同约束条件:底端固结;相同竖向荷载值:100kN。建立模型结构如图1所示,图中模型结构从左向右依次编号为:单元1~6。
单元1:截面不偏心、荷载加载位置:截面型心,单元上端节点上。
单元2:截面右侧偏心(偏心距r)、荷载加载位置:截面右侧偏心(偏心距r)点,单元上端节点上。
单元3:截面右侧偏心(偏心距r)、荷载加载位置:截面型心,截面型心位置节点(与单元3上端节点间设弹性连接——刚性)。
单元4:截面右侧偏心(偏心距r)、荷载加载位置:截面左侧偏心(偏心距r),截面左侧偏心(偏心距r)位置节点(与单元上端节点间设弹性连接——刚性)。
单元5:截面不偏心、荷载加载位置:截面左侧偏心(偏心距r),截面左侧偏心(偏心距r)位置节点(与单元上端节点间设弹性连接——刚性)。
单元6:截面不偏心、荷载加载位置:截面左侧偏心(偏心距2r),截面左侧偏心(偏心距2r)位置节点(与单元上端节点间设弹性连接——刚性)。
由midas/civil 2010(v 7.8.0)建模计算得:
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-100.0-100.0-100.0-100.0-100.0-100.0 图1. 单元1~6模型结构图(kN)
一、 内力计算结果
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图2. 单元1~6轴力(kN
图3. 单元1~6弯矩图(kN·m)
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二、变形计算结果
图4. 单元1~6局部z轴剪力图(kN)
图5. 单元1~6—DXYZ变形图(mm)
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图6. 单元1~6—DX变形图(mm)
图7. 图7. 单元1~6—DZ变形图(mm)
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三、计算结果分析
1、内力计算结果
工况一:荷载加载位置相同,截面偏心不同
A、 加载位置为截面型心时:
单元1截面不偏心:M=0;单元3截面偏心:M=0。
B、 加载位置为截面左侧偏心时:
单元4截面偏心:M=9.7=100×0.097kN·m;
单元5截面偏心:M=100×0.097=9.7kN·m。
工况二:截面偏心相同,荷载加载位置不相同
A、 截面不偏心:
单元1加载位置为截面型心:M=0;
单元5加载位置为截面左侧偏心:M=9.7=100×0.097kN·m。
单元6加载位置为截面左侧偏心(2r):M=19.4=100×0.194kN·m。
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B、 截面偏心:
单元2加载位置为截面右侧偏心:M=9.7=100×0.097kN·m;
单元3加载位置为截面型心:M=0。
综上,midas在进行内力计算时,据荷载相对截面型心位置加载计算(单元局部z轴出现剪力(与理论不符),且有差异但结果较小,可以忽略)。
2、变形计算分析
A、水平位移:简单分析可知,单元水平位移是由弯矩产生的。由结构力学图乘法计算得:
19.710620001000s(y)3.838mmEI2.0610524535460(与midas计算结果相符)
B、竖向位移:
竖向位移由单元轴压及弯矩产生.
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单元轴压产生的竖向位移:
FL100103200010.168mmEA2.06105578050
单元弯曲产生的竖向位移:
19.71062000972(y)0.372mm5EI2.061024535460
单元2上端节点竖向位移:=0.54mm12=0.1680.372mm
单元4上端节点竖向位移:=0.204mm21=0.3720.168mm
单元2上端节点竖向位移计算结果1、2变形同号,表明单元2在单位荷载作用下产生的弯矩与外荷载作用下产生的弯矩同号,而荷载加载点和截面偏心正好在截面型心轴同侧,单元4上端节点竖向位移计算结果1、2变形异号,表明单元4在单位荷载作用下产生的弯矩与外荷载作用下产生的弯矩异号,而荷载加载点和截面偏心正好在截面型心轴异侧,截面出现拉伸情况(此时显示单元4上端节点位移向上与我的模型,在只有斜拉索初拉力作用下出现主梁伸长现象相同)。则midas所显示节点位移为按截面偏心位置计算得位移。
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四、结论
综上,midas在计算过程中,按相对截面型心轴位置加载;位移计算时,按单元截面偏心位置计算其位移。个人理解出现变形差异的原因可能为:截面偏心时,程序默认在偏心点与截面型心间增加一刚臂,使得单元受到一附加弯矩的影响,当偏心距较大时,附加弯矩也就越大,对结构轴向变形影响也就越大,当然这种情况只是在截面偏心时,对结构轴向位移的影响,对结构内力无影响。
则midas在计算时,加载点位置对结构内力无影响。单元截面偏心对单元轴向变形有影响。
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