为什么双层桥面之间用桁架单元连接后，分析时会产生奇异

具体问题

上、下双层桥面的钢桥采用桁架单元和梁单元建立模型，当双层桥面之间用桁架单元连接时，为什么分析时会产生奇异？

关键词

边界   双层桥面   分析奇异

问题解答

桁架单元只能传递轴向的拉力和压力，而不能传递双层桥面之间的剪力和弯矩，整个结构在剪切X向和Y向属于瞬变体系，所以分析时会产生奇异。建议双层桥面之间的构件用梁单元模拟，修改方法如图1所示，可以使用“修改单元参数”，将桁架单元转换为梁单元。

图1

相关知识

在分析过程中，如果出现warning警告信息，则说明模型中存在错误，即使分析过程能够完成，结果也不可信，因此应该立即终止计算，对模型进行检查，消除导致出现警告信息的问题。

警告信息主要分为三种情况，一是节点发生奇异，二是结构变形异常大，三是分析过程不收敛。不同的情况在进行模型检查时侧重的方面也不同。

当节点发生奇异时，重点要检查的内容是结构的边界条件和单元刚度。检查边界条件是否充足、约束方向是否正确、约束刚度是否合适，特别要检查弹性连接的刚度，刚度过大或过小都可能导致节点发生奇异。赋予自定义材料或者数值型截面的单元是单元刚度检查的重点，要检查材料的弹性模量、泊松比数值是否合理，截面特性中的面积A、惯性矩（Ixx、Iyy、Izz）、剪切面积（Asy、Asz）的输入是否完整、量级是否合理。

当结构变形异常大时，程序会提示变形异常(displacement is abnormal),这种情况可能是由节点奇异引起的，因此引起节点奇异的因素要进行检查。此外，荷载太大也会引起结构变形异常大。如图2所示，用板单元模拟的钢围堰，由于输入错误导致压力荷载值达到500 000MPa，因此程序给出了变形异常的警告。

图2

当分析过程不收敛时，节点奇异和结构变形异常大都可能导致不收敛，因此首先要排除可能导致奇异和变形异常的因素，然后再进行下面的检查。如果是静力非线性分析，由于非线性分析不满足叠加原理，如图3所示，需要将相应的荷载放在同一个荷载工况中。

如果是线性施工阶段分析，需要检查混凝土收缩、徐变特性值和荷载加载时间输入的准确性。如果是其他分析，如P-delta分析、特征值分析、悬索桥分析，在模型正确地情况下，适当增加迭代次数，有助于改善收敛性能。

图3