midas分析弯桥的一点经验总结(2007-05-24 21:23:31)
今天看了桥头堡的一个帖子感觉不错可以作为设计弯桥的借鉴。
关于MIDAS曲线桥双支座的模拟
用MIDAS建立了一个曲线桥的试验模型，模型所采用的材料是有机玻璃。模型分析的目的是根据各种工况下不同支承布置方式的不同来验证曲线梁桥支承布置方式的不同对桥梁内力分布的影响。。。实验基本资料见附图一。
首先我采取的是相关书籍都比较推崇的两端采用抗扭支座，而中间采用点铰支承。
我分别用MIDAS的梁单元以及板单元对该模型进行了模拟。。。
加载工况是在外腹板处加一个F=400N的力
其中，梁单元采取两种方式布置支座
1.截面下偏心，然后用弹性连接的刚性连接截面形心和沿桥横向即Y轴正负方向的两个节点，分别建立两个支左。
2.截面上偏心，先用刚性连接形心节点和其Y轴正负两侧的两个节点，然后用弹性连接中的刚性连接这两个节点和它们沿Z轴负向所对应的支左节点。
板单元则直接在支座相应的节点进行约束即可。
得出的分析结果梁单元的两种支座布置方式所得的支反力结果是相同的，均是曲桥内侧产生支座悬空现象出现拉力。而它们跟板单元的支反力却有很大的差别（最明显的地方是表现在梁两端的抗扭支座的数值上，方向还是大致一样的）
我自己分析结果的差别主要是因为对梁单元进行分析的时候，我所加的集中力进行了力的平移动，也就是把位于腹板处的集中力平移到了箱梁质心处，变为了一个集中力加一个力矩，力矩的值为F*E（腹板中心到截面中心的距离）。但是我们知道曲线桥的实际的扭转中心并不是位于各截面形心的连线处的，所以我认为我的这个作用力的简化有问题。。。
因此板单元所得出的分析结果肯定是相对准确的，可是按理说这个小小的错误也不能导致支座反力会有如此大的差别啊。。。
请大家讨论下MIDAS梁单元双支座的模拟，应该还有更多的错误需要发现，请大家指教一二。。。。
我发现了自己模拟支座时的错误。。。
原来我在用梁单元进行双支座模拟的时候，端部两侧的支座的间距跟用板单元分析的时候不一致，所以这就直接导致了结果的不同。发上我重新修改支座后的反力结果。。。
结果基本吻合，板单元的反力结果还是准确些的。我想梁单元反力的结果还是值得相信的，只是因为曲线桥的扭转中心跟各截面形心的连线是不重合的，而我的梁单元分析的时候却是始终以截面形心进行分析计算的。因此会产生误差。。。不过误差应该在允许范围之内。。。
下图是梁单元修正支座间距后的反力结果。可以跟板单元的反力结果做比较
结果分析
在分析过程中，通过自己所犯的这个小错误我进一步认识到曲线桥支座设置的一个重要原则
那就是增大抗扭支座的间距能很好的改善支座反力的值。
从第一个错误的梁单元模型分析结果来看，我的支座的间距为14cm多
而第三个也就是我修正距离后的梁单元模型中，我的支座的间距调整到30cm，近乎扩大了一倍。
从结果来看，第一个模型支反力为： 外侧125.3 ，内侧-177.8
而第三个模型支反力为： 外侧51.2，内侧-103.9
单位都是N
从反力结果来看，明显支座间距增大带来的是反力的减小。。。
这就给曲线桥支座的设计提供了一个指导，那就是尽量加大端横隔梁的尺寸以便加大端部两抗扭支座的间距进而能够改善曲桥的反力结果。。。
而从分析结果对比来看，支座间距的调整对于全梁的内力没有太大的影响，比如扭矩的变化就在0.2N左右。。。因此增大端支左间距只能改善结构的反力特性，而改变不了内力特性。而若想改变曲桥内力特性应该在跨中独柱墩处设置预偏心。。。我待会琢磨下预偏心，然后把分析的结果发上来以供大家进行讨论。。。。
进行了预偏心结果的对比
分两个工况 1.偏心集中力 2.自重
首先
对于第1种工况分三中情况分析结果
1.外侧偏心5cm
2.外侧偏心2.5cm
3.不设置偏心
（偏心指针对中点铰支座进行向外侧的预偏移）
得出的分析结果，从偏心5cm到不设置偏心，400N偏心集中力作用下梁端的扭矩值分别为-1270.6，-1802.4，-2368.2（单位为N.cm)
从结果可以明显看出预偏心的设置使梁端扭矩值明显下降。。。
其次
分析三种情况下第2种工况即自重作用下的反力结果
可以惨见下图
根据结果进行分析，不难得出以下结论。当设置偏心为2.5cm的时候，自重作用下梁端双支座的反力大致相等。而偏心5cm的时候会使外侧支座的反力接近负值，也就是有出现拉力的可能性。
所以对预偏心的设置一定要在一个合理的范围之内。