问题描述:
一钢结构人行天桥的模型(图1),上部桁架采用钢结构,一端支撑在混凝土柱上,一端支撑在混凝土框架上。
图1:人行天桥的模型
天桥两侧主要受力桁架下弦杆,在恒、活载工况下的主弯矩在节点处有突变(图2),即节点处的弯矩不平衡(图3),但并未在节点出施加节点弯矩,请问是什么原因?
图2:恒载作用下天桥各构件的主弯矩图(红线圈出节点为部分弯矩不平衡节点)
图3:弯矩不平衡的某下弦节点
解答:
该问题是由插入点位置和转换刚度引起的。查看模型的拉伸视图,发现下弦杆件与腹杆不是杆件中心相交(图4),其中下弦杆的插入点是在顶中节点,并且程序考虑了插入点的转换刚度(图5),导致腹杆的轴力相对于下弦杆中心会产生一个附加弯矩,使得节点处的弯矩看似不平衡(图3)。
图4:桁架拉伸视图
图5:下弦杆插入点及转换刚度
一般进行桁架设计时,都会使得弦杆与腹杆中心相交(图6),这样就能避免轴力导致的附加弯矩,对于本案例,选中所有下弦杆,命令【指定>框架>插入点】,将插入点选择为5,最好再勾选不转换刚度(图7),则能得到节点弯矩平衡的结果(图8)。
图6:弦杆与腹杆中心会交示意图
图7:修改下弦杆插入点及转换刚度设置
图8:调整后的桁架弯矩图