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连载-桥梁微技术-32【支座强制位移】

 书生斋 2019-10-10

支座强制位移

midas Civil

midas Civil是桥梁领域通用结构分析及设计系统,它具有直观的操作界面,并且采用了尖端的计算机显示技术。midas Civil集成了静力分析、动力分析、几何非线性分析、屈曲分析、移动荷载分析、PSC桥分析、悬索桥分析、水化热分析等分析设计功能。

体问题:

一座两跨连续的桥,在第一跨的8号节点施加了支座强制位移,如下图1.1所示。

图 1.1     8 号节点支座强制位移定义 

在施工阶段中激活支座强制位移后,在结果中查看主梁变形如下图 1.2 所示,并非之前定义的-10mm。如何解决? 

图 1.2       主梁变形图 

解决方法

首先运行程序,发现出现下列警告:

 图 1.3       运行时的警告信息 

找到在“分析”菜单下的“分配边界给工况”对话框里,“不约束与强制位移相关的自由度/边界组组合沉降”勾选上后,发现运行分析过程不再出现警告信息。 

图 1.4   分配边界给工况对话框 

图 1.5   运行分析正常 

程序中的“支座强制位移”是通过施加节点荷载来实现的,如果节点在发生支座沉降的方向上没有“一般支承”,程序会在节点上自动施加“一般支承”,支承的方向为发生沉降的方向。自动施加“一般支承”要特别注意,其他荷载工况分析时,自动施加的支承条件是起作用的,因而会出现在用户没有定义支承边界条件的节点有反力结果的情况,如图 1.6。 

图 1.6   反力结果图 

当成桥阶段分析需要钝化施工阶段中自动施加的“一般支承”时,可以在“分析”→“分配边界条件转换给荷载工况/分析”中定义成桥阶段需要的边界条件,同时勾选“不约束与强制位移相关的自由度/边界组组合沉降”,该选项仅对施工阶段激活的“支座强制位移”起作用。勾选与不勾选分配边界,在成桥阶段反力结果对比,如图 1.7 所示。 

图 1.7(a)      未勾选分配边界反力结果 

图 1.7(b)      勾选分配边界反力结果 

通过勾选“不约束与强制位移相关的自由度/边界组组合沉降”,把警告信息解除了,但是在查看后处理结果时,发现变形结果依然未变,如图 1.8。 

图 1.8   主梁变形图 

此时发现问题模型在“施工阶段分析控制数据”里把结构自重从施工阶段恒荷载中分离出来了。 

图 1.9   施工阶段分析控制数据 

修改后,将自重不从恒荷载里面分离出来,运行查看结果发现正确。 

图 1.10  正确的主梁变形图 

程序中对于“从施工阶段恒荷载中分离出荷载工况(施工荷载)”的解释是这样的: 

图 1.11  帮助文件中的解释 

图 1.12(a)       分离出自重的结果 

图 1.12(b)       不分离出自重的结果 

从图 1.12(a)(b)两个表格的结果明显可以看出:分离出来的自重即施工荷载在合计中会重新计入一次,导致问题模型得出的结果不正确。 

相关补充说明: 

利用 Civil 来模拟“支座沉降”时,除了使用上述的“节点强制位移”的方法,还可以通过定义“支座沉降组”来实现。对于这两种方法的区别如下: 

1) 不确定某个或某几个支座发生沉降的情况下,使用“支座沉降组”,程序自动进行排列组合得到最不利的沉降结果,所以“支座沉降组”有三个分析结果:最大值 ,最小值和包络值;在确定某个或某几个支座发生沉降的情况下,使用“节点强制位移”,所以“支座强制位移”的分析结果为一个确定的值。

图 1.13  成桥阶段支座沉降组的三个结果 

2) “支座沉降组”只能用于成桥阶段分析;“节点强制位移”既可以用于成桥阶段,也可以用于施工阶段分析。当同一个节点在不同的施工阶段多次施加强制位移,强制位移值为累加值。

3) “支座沉降组”默认的沉降方向为节点的局部坐标 z 轴或整体坐标 Z 轴;节点强制位移可定义节点 6 个自由度的任一方向。

图 1.14  两种方式定义支座沉降的节点方向对比 

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