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.docx

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1、关于MIDAS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midas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12、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、

2、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10、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

3、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。Postcs的结构相应见图14-图16。图14图15图162、静力加载静力加载选择在两个梁端点加载同样的30KN的竖向力。见图17。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23。图17图18图19图20图21图22图23静力30KN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

4、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30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3

5、1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7.111mm。独立模型在梁端点施加了30KN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7.025，考虑到切向位移及结构变形的

6、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

7、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加模型和不勾选平衡单元节点内力的独立模型，在成桥阶段的静力分析效果是一样的，只是在施工阶段的分析里面，累加模型不考虑几何刚度初始荷载，而独立模型考虑了）在这里再谈谈平衡单元节点内力的问题，如果勾选独立模型勾选了平衡单元节点内力的话，而你的大位移选项里面并没有平衡单元节点内力的数据，则程序就不会调用几何刚度初始荷载数据了，而是直接调用索单元的无应力索长（或者说初拉力），这时候，单元1-11的几何刚度初始荷载就用没有作用，施工阶段空工况的结构响应和旁边的模型是一

8、样的，结果见图40，图41则是不勾选平衡单元节点内力的施工阶段空工况位移。图40（勾选平衡单元）图41（不勾选平衡单元）