斜梁ansys梁格法计算例题

!
定义边界条件
!*************************************
***
D,400+1,UX,0,,,,UY,UZ
D,600+1,UX,0,,,,UY,UZ
E,200+L(1)+L(2)+L(3)+1,400+L(1)+L(2)+L(3)+1 E,400+L(1)+L(2)+L(3)+1,L(1)+L(2)+L(3)+1 E,L(1)+L(2)+L(3)+1,600+L(1)+L(2)+L(3)+1 E,600+L(1)+L(2)+L(3)+1,800+L(1)+L(2)+L(3)+1
TYPE,4 MAT,4 REAL,4
*DO,I,L(1)+L(2)+L(3)+2,L(1)+L(2)+L(3)+L(4),1 E,200+I,400+I E,400+I,I E,I,600+I E,600+I,800+I
*ENDDO
TYPE,5 MAT,5 REAL,5
E,200+L(1)+L(2)+L(3)+L(4)+1,400+L(1)+L(2)+L( 3)+L(4)+1
E,600+L(1)+L(2)+1,800+L(1)+L(2)+1
TYPE,4 MAT,4 REAL,4
E,L(1)+L(2)+L(3)+L(4)+1,600+L(1)+L(2)+L(3)+L( 4)+1
E,600+L(1)+L(2)+L(3)+L(4)+1,800+L(1)+L(2)+L( 3)+L(4)+1
finish /clear /prep7 !DEFINE THE ELEMENTARY PARAMETERS *DIM,L,ARRAY,10 *DIM,DISTC,ARRAY,10 N=4 !梁段数量
NBOX=2 L(1)=20 L(2)=30 L(3)=30 L(4)=20
!梁段长度
NUML=NBOX+3 NUMC=(L(1)+L(2)+L(3)+L(4))+1
1
0.5000
2
1.025
三、Ansys 计算分析
1、Ansys 命令流 命令流见附录。
竖向抗弯惯性矩 Iz(m4) 0.4582 0.2770
横向抗弯惯矩 Iy(m4) 0.0416 0.0495
扭转常数 Id(m4) 0.00879 0.0609
2、计算结果图
(a) 结构整体在自重荷载下变形示意图
梁格法斜梁分析
一、工程背景 连续斜梁桥如图 1 所示，主桥长 105.6m，跨径为 20m+30m+30m+20m=100m，
斜交角为 25 度，主跨与边跨之比为 1:0.67。箱梁截面中心处梁高为 1.6m,顶板设 2%横坡，单箱双室斜腹板，翼板悬臂长度为 3.60m；跨中顶板、底板、腹板厚 度分别为 25cm、20cm、40~45cm，支点处均予以加厚，箱梁跨中横断面如图 2 所示。独柱桥墩，中间一个墩上设固定支座，其余桥墩上设活动支座。主梁材料 采用 C50 混凝土，弹性模量为 34.5GPa，泊松比为 0.2。全桥结构在支承处设置 厚度为 50cm 的横隔板（不考虑过人洞）。
R,4,0.500,0.4582,0.0416,1.0,1.0,, RMORE ,,0.00879,,,,,
ET,5,BEAM4 MP,EX , 5, 3.45E+10
MP,NUXY, 5, MP,DENS, 5, MP,ALPX, 5,
0.2000 0 1.00E-05
R,5,1.0250,0.2770,0.0495,1.0,1.0,, RMORE ,,0.0609,,,,,
! 生成纵向梁格单元 TYPE,1 MAT,1 REAL,1
*DO,I,1,NUMC-1,1 E,200+I,200+I+1
*ENDDO
*DO,I,1,NUMC-1,1 E,800+I,800+I+1
*ENDDO
TYPE,2 MAT,2 REAL,2
*DO,I,1,NUMC-1,1 E,400+I,400+I+1
/POST1 /REP,FAST
!ESEL,S,ELEM,,1,100,1
E,400+L(1)+L(2)+L(3)+L(4)+1,L(1)+L(2)+L(3)+L( 4)+1
AVPRIN,0, , ETABLE,S3,SMISC, 3 AVPRIN,0, ,
ETABLE,S9,SMISC,9 AVPRIN,0, , ETABLE,S1,SMISC, 1 AVPRIN,0, , ETABLE,S7,SMISC,7 AVPRIN,0, , ETABLE,S2,SMISC, 2 AVPRIN,0, , ETABLE,S8,SMISC,8 AVPRIN,0, , ETABLE,S4,SMISC, 4 AVPRIN,0, , ETABLE,S5,SMISC, 5 AVPRIN,0, , ETABLE,S6,SMISC, 6 AVPRIN,0, , ETABLE,S10,SMISC, 10 AVPRIN,0, , ETABLE,S11,SMISC, 11 AVPRIN,0, , ETABLE,S12,SMISC, 12
*ENDDO
*DO,I,1,NUMC-1,1 E,600+I,600+I+1
*ENDDO
TYPE,3 MAT,3 REAL,3
*DO,I,1,NUMC-1,1 E,I,I+1
*ENDDO
! 生成横向梁格单元 TYPE,5 MAT,5 REAL,5
E,200+1,400+1 E,400+1,1 E,1,600+1 E,600+1,800+1
D,21,UY,0 D,421,UY,0 D,621,UY,0
D,51,UY,0 D,651,UY,0 D,451,UY,0
D,81,UY,0 D,681,UY,0 D,481,UY,0
D,400+101,UX,0,,,,UY,UZ D,600+101,UX,0,,,,UY,UZ
ANTYPE,0 !静力求解模式 /STATUS,SOLU SOLVE
R,3,2.3625,0.9885,2.2600,2.0,1.0,, RMORE ,,0.0956,,,,
N, 600+1,
-DISTC(2)*SIN(CITA)/COS(CITA),
0.0,
DISTC(2)
N, 600+NUMC,
NUMC-1-DISTC(4)*SIN(CITA)/COS(CITA), 0.0,
TYPE,4 MAT,4 REAL,4
*DO,I,2,L(1),1 E,200+I,400+I E,400+I,I E,I,600+I E,600+I,800+I
*ENDDO
TYPE,5பைடு நூலகம்MAT,5 REAL,5
E,200+L(1)+1,400+L(1)+1 E,400+L(1)+1,L(1)+1 E,L(1)+1,600+L(1)+1 E,600+L(1)+1,800+L(1)+1
对整体截面中心轴
-0.200
0.8940 0.9885
2.2600 0.0956
注: 构件中心距截面中心距离为负表示该构件的中心在整体截面中心轴的下方。
（3）横向梁格构件截面几何特性计算 横向梁格构件取沿纵向单位长度梁体，即纵向构件的中心间距为 1 米。 表 3 横向梁格构件截面几何特性
构件编号
面积 A(m2)
!梁格位置
!定义梁中心轴两端点坐标，并填充，填充 数目由端点坐标值决定 N, 1, 0, 0, 0.00 N, NUMC, NUMC-1, 0, 0.00 FILL,1,NUMC
N, 200+1, (DISTC(1)+DISTC(2))*SIN(CITA)/COS(CITA), 0.0, -(DISTC(1)+DISTC(2)) N, 200+NUMC, NUMC-1+(DISTC(1)+DISTC(2))*SIN(CITA)/COS( CITA), 0.0, -(DISTC(1)+DISTC(2)) FILL,201,200+NUMC
面积 几何中心 竖向抗弯惯性矩
横向抗弯惯矩
A(m2)
Yc(m)
Iz(m4)
Iy(m4)
扭转常数 Id(m4)
6.917
0.60
2.419
85.195
7.304
（2）纵向梁格构件截面几何特性计算 表 2 纵向梁格构件截面几何特性
构件 编号
描述
面积 (m2)
构件中心距截 面中心距离(m)
竖向抗弯 矩 Iz(m4)
横向抗弯 扭转常数 矩 Iy(m4) Id(m4)
对构件自身中心轴
1
0.3133
对整体截面中心轴
0.525
0.00072 0.0871
0.0959 0.00265
对构件自身中心轴
2
1.6048
对整体截面中心轴
-0.085
0.5370 0.5486
1.5400 0.0360
对构件自身中心轴
3
2.3625
2, 3.45E+10 0.2000 2600 1.00E-05
R,2,1.6048,0.5486,1.5400,2.0,1.0,, RMORE ,,0.036,,,,,
ET,3,BEAM4 MP,EX , MP,NUXY, 3, MP,DENS, 3, MP,ALPX, 3,
3, 3.45E+10 0.2000 2600 1.00E-05
MP,EX,
1, 3.45E+10
MP,NUXY,1, 0.2000
MP,DENS,1, 2600
MP,ALPX, 1, 1.00E-05
R,1,0.3133,0.0871,0.0959,1.0,0.25,, RMORE ,,0.00265,,,,,
ET,2,BEAM4 MP,EX , MP,NUXY, 2, MP,DENS, 2, MP,ALPX, 2,
N, 400+1,
DISTC(2)*SIN(CITA)/COS(CITA),
0.0,
-DISTC(2)
N, 400+NUMC,
NUMC-1+DISTC(2)*SIN(CITA)/COS(CITA), 0.0,
-DISTC(2)
FILL,401,400+NUMC
! 定义纵梁单元材料、几何参数
ET,1,BEAM4
*DO,I,L(1)+L(2)+2,L(1)+L(2)+L(3),1 E,200+I,400+I E,400+I,I E,I,600+I E,600+I,800+I
*ENDDO
TYPE,5 MAT,5 REAL,5
/SOL ACEL,,9.81,0
!考虑重力
!*******************
*********************
(b) 整体 xy 剪力图
(c) 3#纵梁 xy 剪力图
(d) 2#纵梁 xy 剪力图
(e) 1#纵梁 xy 剪力图
(f) 整体弯矩图
(g) 3#纵梁弯矩图
(f) 2#纵梁弯矩图
(g) 1#纵梁弯矩图
(h) 整体扭矩图
(i) 3#纵梁扭矩图
(j) 2#纵梁扭矩图
(k) 1#纵梁扭矩图
附录命令流
CITA=25/180*3.1415926 度制
!斜交角化为弧
NUMC-1-(DISTC(4)+DISTC(5))*SIN(CITA)/COS( CITA), 0.0, DISTC(4)+DISTC(5) FILL,801,800+NUMC
DISTC(1)=2.9584 DISTC(2)=4.0802 DISTC(3)=0.00 DISTC(4)=4.0802 DISTC(5)=2.9584
DISTC(4)
FILL,601,600+NUMC
N, 800+1, -(DISTC(4)+DISTC(5))*SIN(CITA)/COS(CITA), 0.0,
DISTC(4)+DISTC(5) N, 800+NUMC,
! 定义横梁单元材料、几何参数 ET,4,BEAM4 MP,EX , 4, 3.45E+10 MP,NUXY,4, 0.2000 MP,DENS,4, 0 MP,ALPX, 4, 1.00E-05
图 1 连续斜梁桥示意图
二、梁格法
图 2 箱梁跨中截面示意图
1、梁格划分形式 采用梁格法来分析曲线连续梁桥结构在自重荷载作用下的内力及变形，纵梁
截面划分形式如图 3 所示。
图 3 箱梁跨中横断面纵向梁格划分示意图（单位：cm）
2、梁格截面几何特性计算 （1）主梁截面几何特性计算结果。
表 1 主梁截面几何特性
TYPE,4 MAT,4 REAL,4
*DO,I,L(1)+2,L(1)+L(2),1 E,200+I,400+I E,400+I,I E,I,600+I E,600+I,800+I
*ENDDO
TYPE,5 MAT,5 REAL,5
E,200+L(1)+L(2)+1,400+L(1)+L(2)+1 E,400+L(1)+L(2)+1,L(1)+L(2)+1 E,L(1)+L(2)+1,600+L(1)+L(2)+1