索单元找形分析内部资料供大家理解用.

索单元找形分析

理论方法设想：

求考虑自重作用下索单元中的初拉力，

一、把索单元变成桁架单元，利用“荷载》初始荷载》小位移》初始荷载控制数据”，进行线性分析，在“结果》分析结果表格”得到“初始单元内力”的表格结果。

二、将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为索的初拉力，使用大位移分析，看看自重作用下，结构的变形是否为0，不为0，则调整索单元的初拉力，反复试算，得到索单元的初拉力值。

三、使用得到的索单元初拉力，进行后续的分析。

过程及有关结果如下：

1、利用“荷载》初始荷载》小位移》初始荷载控制数据”，

使用“给单元添加初始荷载”的时候，在“结果》分析结果表格》初始单元内力”里面无数据。

使用“初始内力组合”的时候，有数据。

两者的区别何在？参见在线帮助，另外Civil的在线帮助，其解释如下：

用于小位移分析。

将输入的初始荷载作为一个独立的荷载工况结果保存，或计算外部荷载引起的结构各单元产生的节点力和单元内力。

在定义时程分析荷载工况时，在分析类型中选择“非线性”、在分析方法中选择“静力法”时，如果要考虑自重引起的结构内力作为初始状态，可勾选初始单元内力（表格）选项，并在初始单元内力中输入相应数据。初始单元内力可通过初始荷载控制数据中的初始内力组合选项自动生成。

计算得出的节点力和单元内力可以在结果> 分析结果表格> 平衡单元节点内力和结果> 分析结果表格> 初始单元内力里查看。

这里的节点力等于各个节点的位移乘以结构刚度的乘积，内力等于节点力加上固端内力的值。

初始内力组合与给单元添加初始单元荷载不能同时勾选使用。

给单元添加初始荷载

将建立的初始单元内力添加到某个荷载工况中，以便用于荷载组合。

荷载工况：选择并输入荷载工况，以便保存结果。

初始内力组合

荷载工况：选择计算初始单元内力和平衡单元节点内力的荷载工况。

系数：输入增减系数。

初始荷载控制数据补充说明：

进行线性分析时，将输入的初始单元内力添加给指定的荷载工况。如果不添加，则在分析时只考虑初始单元内力引起的几何刚度，在相应荷载工况的内力结

果中，不包含初始单元内力。

另外，考虑平衡单元节点内力时，对于悬索桥，通过悬索桥分析控制，程序自动提供平衡单元节点内力的数据；对于斜拉桥，则可以通过在“初始荷载控制

数据”中勾选“初始内力组合”，并将要考虑的荷载工况全部添加之后进行静力分

析，即可在“结果/分析结果表格/平衡单元节点内力”中得到相应数据，将其复制

到“大位移/平衡单元节点内力”即可。

非线性分析时，初始的几何刚度（几何刚度初始荷载）的影响将反映到内力中去，因此不需要给单元添加初始荷载；

线性分析时，使用“初始单元内力”计算的几何刚度只对刚度有影响，并不会反映到内力中去。若要将其考虑为内力，需给单元添加初始荷载。

2、将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为索的初拉力，将结构中的索利用索单元来模拟，添加“荷载》初始荷载》小位移》初始单元内力”，做小位移分析，结构的位移不为0！在自重作用下最大位移83mm。

使用初始单元内力，做小位移分析的结果，在自重作用下最大位移83mm

3、使用“荷载》初始荷载》大位移》几何刚度初始荷载”，在自重作用下最大位移83mm，和小位移的分析接近。在空工况的时候结构中的位移为0，其它构件的内力为0。结果见下图。

所以可以认为，使用几何刚度初始荷载的时候，做大位移分析，索其实还是可以认为是等代成桁架单元，只是小位移的时候等代的桁架在分析过程中刚度一直保持不变，而大位移分析的时候，在每个步骤，等代的桁架刚度在不断变化。

使用几何刚度初始荷载，做大位移分析，在自重作用下最大位移83mm

使用几何刚度初始荷载，做大位移分析，在空工况下结构的位移为0mm

（可能图片看不清，注意到只有2种值，索单元中是添加的初拉力值487KN，其余的均为0KN）

4、将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为索的初拉力，使用大位移分析，空工况下，结构的位移也不为0！构件的内力也不为0。

建索单元的时候添加初拉力，在自重作用下最大位移30mm

建索单元的时候添加初拉力，空工况下桁架的内力不为0

添加索初拉力，使用计算出来的487KN的时候，最大位移向下30mm。改用1000KN，最大位移向上27mm。改用中间值740KN，最大位移向下7mm，跨中有变形。改用770KN，最大位移8mm，跨中基本无变形，见下图。可以认为添加770KN的初拉力可以平衡自重的作用。

公司网站上面桥梁的QA：

初始荷载问题：

MIDAS的初始荷载下面有大位移和小位移两个子菜单，请问这两个功能有什么区别？分别用于什么情况？我的感觉是通过大位移引入的初内力用于几何非线性分析，而小位移用于线性分析。若是这样，由于通过大位移仅能引入初始轴力，对于初始状态的初内力有轴力、剪力、弯矩三个分量的张弦梁结构，就无法引入初内力，再进行几何非线性分析了。

烦请详细介绍一下初始荷载的这些功能吧，软件附带的资料和在线帮助交代的不是很清楚，资料上有一个张弦桁架的例子，感觉不对，它的初始状态内力没有处于平衡状态。

回答：

初始荷载顾名思义是作为结构的初始受力情况，用于修正结构的初始刚度。

大位移下的两种初始荷载只有定义了非线性分析才起作用，小位移的两种初始荷载只有在线性分析时有效。

几何刚度初始荷载——成桥非线性分析，内力分析结果已包含几何刚度初始荷载；

平衡单元节点内力——施工阶段非线性独立模型分析；

初始单元内力——线性分析，分析结果不含该初始内力；

初始荷载控制数据——线性分析，前提是必须定义初始单元内力，通过初始荷载控制数据将初始单元内力赋予给某个荷载工况。

在最新的在线帮助中有关于初始荷载的说明。