技术连载丨桥梁微技术 102【时程分析结果中墩顶剪力与支座剪力不一致原因】

　　迈达斯桥梁产品简介

　　midas Civil

　　midas Civil是桥梁领域通用结构分析及设计系统，它具有直观的操作界面，并且采用了尖端的计算机显示技术。midas Civil集成了静力分析、动力分析、几何非线性分析、屈曲分析、移动荷载分析、PSC桥分析、悬索桥分析、水化热分析等分析设计功能。

　　midas FEA

　　midas FEA是“目前唯一全部中文化的土木专用非线性及细部分析软件”，它的几何建模和网格划分技术采用了在土木领域中已经被广泛应用的前后处理软件midas FX 的核心技术，同时融入了MIDAS强大的线性、非线性分析内核，并与荷兰TNO DIANA公司进行了技术合作，是一款专门适用于土木领域的高端非线性分析和细部分析软件。

　　midas Civil Designer

　　midas Civil Designer是针对中国规范开发的一款桥涵结构通用设计平台。它以构件验算位置设计验算及结果输出，具有强大的设计功能，使用户一站式完成结构设计。通用midas CivilDesigner的特色功能——预应力钢束调束，用户可根据验算结果快速调整钢束布置，同步实现实时验算；通过“工作树”及图表等方式简便、直观地显示验算及图形结果，并输出符合工程设计要求的计算书，是一款与我国现行规范紧密结合、符合设计人员设计思维和习惯的桥涵结构通用设计平台。

　　midas SmartBD

　　midas SmartBDS是集建模、分析、设计和施工图绘制为一体的智能化桥梁解决方案，它提供直观友好的操作界面，并且采用了尖端的桥梁结构分析设计、计算机图形处理、施工图纸绘制等技术。midas SmartBDS集成了PSC箱梁（横梁）、RC箱梁（横梁）的分析和设计功能，并可自动绘制并输出PSC箱梁、RC箱梁、下部结构的施工图纸。

　　时程分析结果中墩顶剪力与支座剪力不一致原因

　　问题描述：

　　计算模型为两跨连续梁，桥墩桥台位置均设置摩擦摆支座及间隙和钩单元。时程分析结果中墩最大剪力发生时刻为5.15s，查询此时刻桥墩处非线性边界剪力为（表1）：

　　计算时刻t

　　5.15

　　备注

　　墩顶剪力

　　19761.4

　　24

　　0

　　间隙单元

　　16

　　-5293

　　勾单元

　　8

　　3476

　　摩擦摆

　　25

　　0

　　间隙

　　17

　　-5293

　　勾单元

　　9

　　2486

　　摩擦摆

　　边界力合计

　　16548

　　表1剪力对比表

　　显然从上表可以看出边界的合力与墩顶剪力不一致。

　　问题解答：

　　造成上述差异的主要原因是动力计算除了要考虑节点的弹性力外还需要考虑其惯性力和阻尼力，换言之墩顶节点除了要考虑上部弹簧传递下来的剪力，以及墩身刚度引起的剪力，还要考虑墩身质量（此处可理解为墩顶节点分配的质量）带来的阻尼力和惯性力。

　　根据这个思路理论上可以验证平衡态，但考虑到阻尼力非常难算，可以寻找计算过程中速度为零点进行测试，这样只需要考虑弹性力和惯性力，相对容易验证。下表为验证表格（表2）。

　　表2考虑弹性力及阻尼力后的剪力对比

　　为了得到上述结果可能需要用到下述操作技巧

　　（1）利用时程图形得到某单元任意时刻剪力：时程图表/文本>时程图表>单元内力图

　　点击显示选项还可以得到表格结果：

　　（2）利用时程图形得到某节点任意时刻加速度：时程图表/文本>时程图形

　　（3）快速查看各非线性边界某一时刻的内力状态或恢复力曲线：时程图表/文本>时程图表>一般连接图表

　　（5）查看每个节点的质量总和包括荷载转换质量和结构本身质量：查询>质量统计表格

　　（6）关于程序剪力输出符号，剪力负号不能看剪力使隔离体空间顺时针还是逆时针转动，而是看在单元坐标系下的转动情况，civil以逆时针（x正向到z正向）转动为正。