1. 问题描述

已知：
- 结构：小箱梁简支桥，铰缝横向连接；
- 荷载：盖梁下的桥墩发生沉降位移。
求解：沉降引起的箱梁扭转效应（内力、位移）；

预期建模效果如下：

image_1b0c1voao1k7u13dr12277s01bjtl.png-26.5kB

2. 技术背景

ANSYS建模的技术要点：

箱梁与铰缝精细化分析，采用的solid185实体单元；
盖梁不是关键，采用Beam188三维梁单元；
通过强制位移模拟沉降效应；

3. 解决方案

基本的建模步骤为：

基本参数设定
- 单元，ET
- 材料，MP
- 截面，SECTYPE
盖梁建模
- Node坐标设定
- 建立一侧盖梁
- 通过复制命令简历另一侧盖梁
箱梁与铰缝建模
- 绘制箱梁截面的关键点，形成“面”；
- “面”拉伸成为“体积”，网格划分，形成4号梁；
- 复制命令形成其他主梁；
- 生成铰缝单元；
节点耦合
- 找出制作处的结点编号
- 通过坐标查询结点号，编组；
- 结点耦合；
边界条件
- 盖梁约束
- 强制位移
结构分析
后处理，提取结果

需要注意的是，

箱梁铰缝结构复杂，采用几何建模，先建立几何模型，再划分有限单元；
盖梁简单，坐标数量少，直接有限元建模，通过node生成模型；

4. 实施示例

4.1 基本参数设定

单元类型

Solid185
Mesh200
Beam188

材料：

混凝土
砂浆

截面：矩形截面。

! 混凝土材料
MP,EX,1,3.0E10
MP,PRXY,1,0.33
MP,DENS,1,2500

! 砂浆材料
MP,EX,2,3.0E9
MP,PRXY,2,0.33
MP,DENS,2,1500

! MESH ASSISTANT，网格划分相关
ET,1,SOLID185
ET,2,MESH200,6
ET,3,BEAM188                                        ! Beam188单元，两结点，建模简单    
! KEYOPT,3,3,3                                      ! 三次形函数

SECTYPE,1,BEAM,RECT                                 ! 矩形截面
SECDATA,1.6,1.2

单元类型和材料查询：

ETLIST
MPLIST

image_1b0c44oef1kud10hg14aihrq106l12.png-36.9kB

4.2 盖梁建模

Node坐标设定
N,,0.28,0,-0.675

image_1b0c487gp238cahm8u133ks6a1s.png-4.1kB
建立一侧盖梁

TYPE,3
MAT,1
SECNUM,1                                            ! 分支段

*DO,ILOOP,1,8
E,ILOOP,ILOOP+1
*ENDDO
E,1,11

由于梁单元只能逐个建立，故采用循环语句。

image_1b0c4a6qeo5t1cjs1cv46s0ju9.png-4.4kB

通过复制命令简历另一侧盖梁

ESEL,ALL                                            ! 选择一侧盖梁单元
EGEN,2,20,1,17 ,1 , , , , , , ,19.6, ,              ! 复制生成另一侧单元

image_1b0c4djk6s0hb9d1lha1l761o1c16.png-21.8kB

4.3 箱梁与铰缝建模

绘制箱梁截面的关键点，形成“面”；
K,,-0.62,,0.000

image_1b0c4ha509um1jp5sa91n2q1c231j.png-13kB

A,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10

image_1b0c4jcdvaqo1st01g8pm1i1hkr20.png-11.7kB
“面”拉伸成为“体积”，网格划分，形成4号梁；
VOFFST,3,-19.6,

image_1b0c4lino1ee41ef51cc11fkh1vsg2d.png-20.9kB
复制命令形成其他主梁；
VGEN,3,1,,,1.25,,-0.025

image_1b0c4mtqt1ov7fqq4qvnhv16k2q.png-16.8kB
生成铰缝单元；

image_1b0c4o88e6kv6k3fctrm0rf137.png-23.5kB
有限元网格划分；

image_1b0c4qiuj8i114ua3561uvsu1g3k.png-71.6kB

4.4 节点耦合

找出制作处的结点编号
通过坐标查询结点号，编组；
CP,NEXT,ALL,NODE(0.28 ,0,-0.675),NODE(0.28 ,0,0)
结点耦合；

image_1b0c4s4roq1osg4u6itcq1hb84h.png-57.2kB

4.5 边界条件

盖梁约束
注意约束的定义

D,N1,UZ,,,,,UX,UY,ROTZ,ROTX                                 ! 1、2结点固定UY，ROTZ出平面固定
D,N2,UZ,,,,,UX,UY,ROTZ,ROTX 
D,N3,ALL
D,N4,ALL

image_1b0c4t8i4b8r1t3t13kb1irb1k9g4u.png-112.5kB

强制位移

D,N1, ,-0.1, , , ,UZ, , , , ,

4.6 结构分析

/solu
solve

image_1b0c4vp0q1ue21bim1u0nmi6cil5b.png-24.3kB

4.7 后处理，提取结果

求解成功后，可以在后处理模块提取结果

image_1b0c53kl1bv91ab0mmro901mpc5o.png-39.5kB
变形

image_1b0c54appfvoqj8ei97l44k165.png-54.7kB

image_1b0c59ksh1qa71s4otvb2pb1bro7p.png-160kB
应力

image_1b0c56lr21pj2h6v1k9jbqa1hqp6v.png-129kB

image_1b0c58qmot416btq93btihr87c.png-103.6kB