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

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