《截面偏心的使用和理解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《截面偏心的使用和理解（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、截面偏心的使用和理解问题描述： 我们在建模时，经常会用到截面偏心的功能，使用该功能后，对结果是否有影响？如何 影响？本文将结合以上2 个问题进行说明。解决方案：问题 1：使用截面偏心功能相当于在截面质心和建模点之间增加了刚臂，只有正确理解 刚臂的作用，才能正确使用该功能，避免对结果产生错误的影响。图 1 简支梁模型图 1 是截面、边界、荷载都相同的三个简支梁模型，以下分别简称模型上、模型中、模 型下。模型上，使用了截面中上偏心，模型下，使用了截面中下偏心，模型中，无偏心。在自重作用下，结果如下：图 2 弯矩图內力XYZ最小反力Vs5= 34FX: -8.0000E+002 FY: O.OOOO
2、E+OOO FZ: 2.0000E-HJ02 FXYZ: 8.2462E+002最大反力18FX: 8.0000E+002ST: zz图 3 支座反力图对比弯矩图和支座反力图，可以看出，模型1 和模型3都使用了截面偏心功能，但相比 模型2 的正确结果，模型1 的结果正确，模型3 的结果不正确。这里给出一个重要的结论： 只要模型的空间位置，边界条件相同，则截面偏心对计算结果无影响。模型的空间位置相 同，指单元截面质心的相对于边界节点的空间位置相同。有限元计算中，对于粱单元，是等效为单元截面质心的连线，单元截面等效为质心，影 响计算结果的因素是质心的空间位置。因此，建模点可以是任意位置，但通过截面
3、偏心功能图 4 模型空间位置模型1 虽然建模点不在质心处，但通过偏心功能，使截面的质心和模型2相同，因此 计算结果无影响；模型3 同理。问题 2：将截面偏心等效为刚臂连接，可以得到结构的受力模型，刚臂能够传递荷载 但不产生变形，仅做刚体的位移。通过下面的问题模型进行说明。1图 5 桥墩变截面偏心模型该模型桥墩墩顶单元为矩形变截面，由1.5m*5.5m (H*B)到1.0m*5.5m变化，左侧截面使用偏心功能，右侧截面无偏心。偏心设置如下图：图 6 偏心设置以其中一个施工阶段为例，计算结果如下图：MIDAS/CivilBEAM DIAGRAM5.54272e+002 3.72843e+002 1
4、.91414e+002 0.00000e+000Zs 0.000文件：牛聲刚枸倩v2 单位；kNF日期：07/22/2015Hl B8段挂篮安装图 7 弯矩图MIDAS/CivilPOSTPROCESSORBEAM DIAGRAM铀力. 1.71367e-0010.00000e+000 -9.90757e-K)02 1.48622e-H)03 - -1.98169e-KJ03 2.47715e-K)03 2.9726 le+003 3.46808e-003 3.96354e+003 .4590 le-K3O3 .-4,95447e-K)03CS： -*TT 最洁MAX : 23MIN ; 12
5、3文件：中聲剛拘斯v2 单宜:kNm 期：07/22/2015表示方向Z: 0.000图 8 轴力图MIDAS/CivilPOST-PROCESSORBEAM DIAGRAM图 9 剪力图j.Li000ue-H：i001.41912e+003 1.16071e+003 9.0230 le+002文件：丰铤剛枸柄v26 单雀:kN日窮：07/22/2015表酣左弓Zi 0.000此模型中，墩顶和主梁节点通过弹性连接的刚性连接，效果和刚臂相同，下面通过力学 的平衡方程，复核变截面单元的计算结果。图 12 力学模型主粱节点到墩顶节点的距离为6.2m，主粱截面顶点到质心的距离为3.10m，则弹性连接刚臂长度=6.2m-3.10=3.1m。图 13 质心距离对变截面单元 i 端取弯矩，则有:Mi=Fx*e+Fz*H-My=2125.2*0.25+2.3*3.1-47=491.43kN.m，程序结果 491.24kN.m，基本一 致。对于右侧墩顶，由于无偏心，则竖向轴力的附加弯矩为0，合计弯矩非常小，根据上述 计算原理，同样可求。如果桥梁墩粱实际空间位置如模型，则此处必然会出现比较大的附 加弯矩。设计时需注意，并且尽量减少偏心距离。
