43-關(guān)于MIDAS知識資料Civil懸索橋分析的一些功能說明

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁關(guān)于MIDAS/Civil懸索橋分析的一些功能說明1）建模助手的功能使用簡化主意計(jì)算獲得索的水平張力和主纜的初始形狀，利用懸索單元的柔度矩陣重新舉行迭代分析。當(dāng)獲得了所有主纜單元的無應(yīng)力長之后，則構(gòu)成由主纜和吊桿組成的索的體系，即，主纜兩端、索塔墩底部、吊桿下端均按固接處理。當(dāng)將無應(yīng)力索長賦予懸索單元時，將產(chǎn)生不平衡力引起結(jié)構(gòu)變形，然后通過坐標(biāo)的變化判斷收斂與否，當(dāng)不收斂時則更新坐標(biāo)重新計(jì)算無應(yīng)力索長直至收斂，建模助手分析結(jié)束。2）懸索橋分析控制以建模助手生成的主纜坐標(biāo)、無應(yīng)力索長、水平張力為基礎(chǔ)舉行懸索橋整體結(jié)構(gòu)的初始平衡狀態(tài)分析。對于地錨式懸索橋，其通過建模助手建立的模型，若小范圍地調(diào)節(jié)加勁梁，對索的無應(yīng)力長度和主纜坐標(biāo)影響不是很大，因此普通來說直接采用建模助手的結(jié)果即可，當(dāng)需要做精密的分析時也可采用懸索橋分析控制功能舉行第二階段分析。而自錨式懸索橋，因?yàn)槠浼觿帕菏茌^大軸力的作用，加勁梁端部和索墩錨固位置會發(fā)生較大變化，即主纜體系將發(fā)生變化，所以從鄭重意義來說建模助手獲得的索體系和無應(yīng)力長與實(shí)際并不相符。因此必須對整體結(jié)構(gòu)重新舉行精密分析。其過程如下：將主纜和吊桿的力按靜力荷載加載到由索塔墩和加勁梁組成的桿系結(jié)構(gòu)上，計(jì)算加勁梁和索塔墩的初始內(nèi)力，并將其作用在整體結(jié)構(gòu)上。通過反復(fù)計(jì)算直至收斂，獲得整體結(jié)構(gòu)的初始平衡狀態(tài)。（參考MIDAS主頁技術(shù)資料《自錨式懸索橋的計(jì)算》）3）對于初始荷載的說明從671版本開始，在“荷載/初始荷載”中，分為大位移和小位移兩項(xiàng)，其內(nèi)又分為幾何剛度初始荷載、平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力、初始荷載控制數(shù)據(jù)、初始單元內(nèi)力共4項(xiàng)內(nèi)容。其作用分離如下：

大位移/幾何剛度初始荷載：

描述當(dāng)前荷載作用之前的結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)?？捎蓱宜鳂蚪Ｖ肿詣佑?jì)算給出結(jié)構(gòu)的初始平衡狀態(tài)。用戶輸入幾何剛度初始荷載舉行非線性分析時，不需定義相應(yīng)的荷載工況，程序會自動在內(nèi)部考慮相應(yīng)荷載和內(nèi)力，使其達(dá)到平衡，因此此時位移為0。倘若用戶又定義了荷載工況，則荷載相當(dāng)于雙重考慮，此時不僅會發(fā)生位移，而且內(nèi)力也會增強(qiáng)1倍左右。幾何剛度初始荷載的概念，可以說是為了描述一個有一定初始內(nèi)力和剛度的、位移為0的成橋狀態(tài)。此時有新的荷載參加作用時，我們可以通過分析得到新的作用引起的位移和內(nèi)力，注重：其中內(nèi)力結(jié)果包含成橋狀態(tài)的內(nèi)力。因此，在舉行懸索橋倒拆分析時，不需定義自重，但在鈍化構(gòu)件的同時，需要在索的吊桿銜接位置輸入與構(gòu)件分量相同的反向節(jié)點(diǎn)荷載。大位移/平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力：

該功能只適用于施工階段分析中挑選非線性分析的自立模型，并且鉤選了“包含平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力”選項(xiàng)時的情形。舉行斜拉橋或懸索橋逆施工階段分析時，通過計(jì)算由張拉力和恒載導(dǎo)致的成橋狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)力和構(gòu)件內(nèi)力，可以考慮在相應(yīng)成橋荷載作用下，位移為0的狀態(tài)。即，提前使結(jié)構(gòu)存在與外力相平衡的內(nèi)力，從而使結(jié)構(gòu)不發(fā)生變形。（但因?yàn)槠胶鈫卧?jié)點(diǎn)內(nèi)力的結(jié)果是通過對成橋狀態(tài)舉行線性分析而得到的，因此考慮平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力后舉行非線性分析時，會發(fā)生一些位移，但位移量會很?。┮虼?，需要定義自重等的荷載工況。在倒拆分析時，只要鈍化構(gòu)件即可，不需加反向的節(jié)點(diǎn)荷載。與幾何剛度初始荷載的方式的差異，可以說是平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力的方式可以考慮加勁梁的內(nèi)力。對于地錨式懸索橋，加勁梁的內(nèi)力很小，所以兩種方式都適用。但對于自錨式懸索橋，加勁梁的內(nèi)力很重要，因此不能適用幾何剛度初始荷載的方式。小位移/初始荷載控制數(shù)據(jù)

舉行線性分析時，將輸入的初始單元內(nèi)力添加給指定的荷載工況。倘若不添加，則在分析時只考慮初始單元內(nèi)力引起的幾何剛度，在相應(yīng)荷載工況的內(nèi)力結(jié)果中，不包含初始單元內(nèi)力。另外，考慮平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力時，對于懸索橋，通過懸索橋分析控制，程序自動提供平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力的數(shù)據(jù)；對于斜拉橋，則可以通過在“初始荷載控制數(shù)據(jù)”中鉤選“初始內(nèi)力組合”，并將要考慮的荷載工況所有添加之后舉行靜力分析，即可在“結(jié)果/分析結(jié)果表格/平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力”中得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，將其復(fù)制到“大位移/平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力”即可。

小位移/初始單元內(nèi)力

只適用于線性分析，其作用與幾何剛度初始荷載相同。即通過形成幾何剛度來影響結(jié)構(gòu)的總體剛度，但其剛度并不隨作用荷載的變化而變化。可以說是為了對于一個非線性結(jié)構(gòu)舉行線性分析而需要的功能，比如對于懸索橋舉行特征值分析或者移動荷載分析等。另外，在舉行時程分析時，倘若要考慮自重等靜力荷載作用下的初始狀態(tài)時，需要將靜力荷載另行定義為一種時變荷載。利用這里的初始單元內(nèi)力功能，可以使構(gòu)件在舉行時程分析時就處于相應(yīng)的初始狀態(tài)，而不需再將靜力荷載定義為時變荷載了。4）幾何剛度初始荷載（671前版本）靜力線性分析：會影響單元的幾何剛度，但幾何剛度并不按照荷載工況發(fā)生變化。若存在只受拉單元，因?qū)?yīng)不同荷載工況會有不同的單元退出工作，故不能將結(jié)果舉行算術(shù)迭加；靜力非線性分析：按照幾何剛度初始荷載考慮結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。按照不同荷載工況，幾何剛度會發(fā)生變化，因此同樣，不同荷載工況作用效應(yīng)的算術(shù)迭加不成立；施工階段非線性分析（自立模型，不考慮平衡內(nèi)力）：大位移分析，即幾何剛度按照不同施工階段荷載的作用發(fā)生變化，且考慮索單元節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)變化引起的影響（索單元）；施工階段非線性分析（自立模型，考慮平衡內(nèi)力）：幾何剛度初始荷載不起作用，“初始荷載/平衡內(nèi)力”發(fā)生作用；施工階段非線性分析（自立模型，考慮平衡內(nèi)力，但未輸入平衡內(nèi)力，輸入了幾何剛度初始荷載）：幾何剛度初始荷載不起作用，對施加的荷載工況舉行靜力非線性分析。下個階段中也一樣，但前一階段的荷載和本階段的荷載相當(dāng)于一同作用并對之舉行分析；移動荷載分析：程序會自動將索單元轉(zhuǎn)換為等效桁架單元舉行線性分析，其幾何剛度將利用幾何剛度初始荷載決定（671版本開始是使用“小位移/初始單元內(nèi)力”來決定）。5）初始荷載控制數(shù)據(jù)－是否給單元添加初始荷載？非線性分析時，幾何剛度初始荷載的影響將反映到內(nèi)力中去，因此不需要給單元添加初始荷載；線性分析時，幾何剛度初始荷載只對幾何剛度有影響，并不會反映到內(nèi)力中去。若要將其考慮為內(nèi)力，需給單元添加初始荷載。6）如何得到恒載作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)以及恒載+活載的組合效應(yīng)？有兩種主意：可以定義一個空的荷載工況，將初始內(nèi)力添加到該荷載工況中。舉行完移動荷載分析后，將該荷載工況與移動荷載工況舉行組合。另一種主意是定義施工階段的主意，步驟如下：將通過建模助手得到的成橋模型只定義一個施工階段（即成橋階段），挑選施工階段分析控制的非線性分析并鉤選考慮平衡內(nèi)力。(此時幾何剛度初始荷載不發(fā)生作用,是為了保存成橋狀態(tài)的構(gòu)件內(nèi)力，以便與活載計(jì)算結(jié)果組合)輸入“小位移/初始單元內(nèi)力”，定義移動荷載后舉行分析。(因?yàn)槭鞘┕るA段非線性分析的自立模型，對于PostCS狀態(tài)舉行靜力分析時，不是利用最后階段的內(nèi)力計(jì)算幾何剛度。因此需另行輸入初始單元內(nèi)力，以用來計(jì)算PostCS狀態(tài)的幾何剛度。)分析前需把自重、二期恒載等的荷載類型（定義靜力荷載工況時）定義為施工階段荷載。（對于移動荷載工況，程序會自動將索單元轉(zhuǎn)換為等效桁架單元舉行線性分析。但對于其它荷載工況，程序還是按索單元計(jì)算，因此有可能浮上不收斂的情況。而且因?yàn)閷τ谧灾?、二期恒載的效應(yīng)已經(jīng)包含在了成橋狀態(tài)的內(nèi)力中，因此將其設(shè)為施工階段荷載，以便對于PostCS狀態(tài)不再分析計(jì)算）在PostCS定義一個CS:合計(jì)的組合，再定義一個合計(jì)與移動荷載的組合。7）如何得到施工階段過程中，各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)效應(yīng)？建立成橋模型定義倒拆分析的施工階段在施工階段分析控制對話框中鉤選“考慮構(gòu)件平衡內(nèi)力”后舉行倒拆分析8）對于懸索橋如何考慮溫度作用？可以把溫度作用同樣作為一個施工階段加在最后一個階段上