荷載的案例
建筑結構荷載規范主要名詞術語
11、基本組合：承載能力極限狀態計算時，永久荷載和可變荷載的組合。
12、偶然組合：承載能力極限狀態計算時永久荷載、可變荷載和一個偶然荷載的組合，以及偶然事件發生后受損結構整體穩固性驗算時永久荷載與可變荷載的組合。
（兩個組合）。
13、標準組合：正常使用極限狀態計算時，采用標準值或組合值為荷載代表值的組合。
14、頻遇組合：正常使用極限狀態計算時，對可變荷載采用頻遇值或準永久值為荷載代表值的組合。
15、準永久組合：正常使用極限狀態計算時，對可變荷載采用準永久值為荷載代表值的組合。
展開 ABAQUS中點面耦合約束的荷載單位
該同學向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當然經過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學糾結于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應力狀態如下：
此結果的點面耦合為運動分布，運動學耦合將耦合節點的運動約束為參考節點的剛體運動。該約束可以應用于耦合節點上相對于全局或局部坐標系的用戶指定的自由度。
展開 《基于 ＡＢＡＱＵＳ 的單向循環荷載簡支梁損傷分析》
３. ３ 荷載 － 位移特征
從荷載 － 位移曲線來看加載來看（如圖 ６ 所示）， 每級加載時， 位移荷載最大值基本發生在第 １ 次循 環， 隨后的 ２ 次循環所需的施加的力逐步遞減， 以 第二級荷載為例， 達到１２. ５ｍｍ 位移的第１、 ２、 ３ 次 循環荷載依次為（位移荷載向上為正， 向下為負）：１４５. ６６９、 １２６. ０８、 １１１. １７５ｋＮ。這是由于荷載第 １ 次 作用于梁體時， 梁體先產生彈性變形， 此時梁體由 上部受壓， 下部受拉， 當梁體變形積累到特定量級時， 梁體進入塑性變形，部分單元喪失工作能力。
當進行第二級第 １ 次循環位移時， 位移荷載達 到整個模擬試驗的最大值——１４５. ６６９ｋＮ， 結合損 傷特征（如圖 ５ 所示）得知， 第二級荷載對促進損傷 發展最為明顯， 說明荷載促進了更多的單元參與工 作的同時也使得部分單元失去一定的工作能力。此外， 在后續的循環荷載中， 位移荷載的大小基本保 持在 － １１０ｋＮ 左右， 說明盡管損傷不斷累積， 梁體 依然能保持一定的工作能力。
在室內試驗或原位測試中， 這樣的受力和變形特性往往難以獲取， 這就體現了數值模擬分析方法 相較于模型試驗的優勢， 即在分析結構受力、變形 等方面具有的更高的便捷性、直觀性。
４ 結論
（１）鋼 － 混凝土簡支梁在跨中單向循環荷載作 用下， 底部受拉鋼筋及荷載兩端的受剪部件應力集 中程度最為明顯， 應重視該區域的施工、 設計， 提 升施工安全性， 降低安全隱患；
（２）隨著位移荷載增大， 混凝土簡支梁的拉壓 損傷特征差異明顯。
展開 如何考慮活荷載不利布置？
一、教科書里荷載的最不利組合的描述
連續梁所受荷載包括恒載和活荷載兩部分，其中活荷載的位置是變化的，所以在計算內力時，要考慮荷載的最不利組合和截面的內力包絡圖。
對于單跨梁，顯然是當全部恒載和活荷載同時作用時將產生最大的內力。但對于多跨連續梁某一指定截面往往并不是所有荷載同時布滿梁上各跨時引起的內力為最大。結構設計必須使構件在各種可能的荷載布置下都能可靠使用，這就要求找出在各截面上可能產生的最大內力，因此必須研究活荷載如何布置使各截面上的內力為最不利的影響，即活荷載的最不利布置。
如下圖所示為五跨連續梁，當活荷載布置在不同跨間時梁的彎矩圖和剪力圖。
從上圖中可以看出其內力圖的變化規律，當活荷載作用在某跨時，該跨跨中為正彎矩，鄰跨跨中為負彎矩，然后正負彎矩相間；比較各彎矩圖可以看出，例如對于1跨，本跨有活荷載，當在3、 5跨同時也有活荷載時，使1跨+M值增大，而2、4跨同時有活荷載時，則在1跨引起-M，使1跨+M值減小，因此欲求1跨跨中最大正彎矩時，應在1、3、5跨布置活荷載。同理可以類推出求其他截面產生最大彎矩時活荷載的布置原則。
根據上述分析，可以得出確定連續梁活荷載最不利布置的原則如下：
1.欲求某跨跨中最大正彎矩時，應在該跨布置活荷載；然后向兩側隔跨布置。
2.欲求某跨跨中最小彎矩時，其活荷載布置與求跨中最大正彎矩時的布置完全相反。
3.欲求某支座截面最大負彎矩時，應在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然后向兩側隔跨布置。
4.欲求某支座截面最大剪力時，其活荷載布置與求該截面最大負彎矩時的布置相同。
根據以上原則可確定活荷載最不利布置的各種情況，它們分別與恒載（布置各跨）組合在一起，就得到荷載的最不利組合，如下圖所示為五跨連續梁最不利荷載的組合。
展開 
在ANSYS中用表面效應單元加任意方向的荷載
如果已經知道荷載在整體坐標系內的方向失量為(0,1,1)，可以用如語句加該方向的荷載
sfe,all,5,pres,,100,0,1,1 !荷載值100后的三個數為方向失量
allsel,all
eplot
通過以上命令流得到的荷載圖如下
需要注意的時圖中(0,1,1)方向的荷載值為70.71=100*sqrt(2)/2，剛好是命令流中的荷載值乘以方向余弦?？梢杂胹felist命令查看單元上的荷載值。
另外，可以再結合sfgrad命令施加沿某個坐標軸方向荷載值變化的荷載?？梢詤⒖肌癧url=http://blog.sina.com.cn/s/blog_47569d4601000aap.html]ANSYS中加變化的面荷載的方法”
·
在ANSYS中如果要在一個面上施加沿某個方向變化的面荷載，需要有兩步來完成：
這里以一個在圓筒內表面加內水壓力的例子進行說明。
第一步，設置面荷載變化規律。如果面荷載沿Z向變化，后面指定面荷載從Z=100開始變化，并按斜率為-9800進行變化，可用如下語句
sfgrad,pres,,z,100,-9800 !也就是準備在高100米的圓柱加內水壓力吧
第二步，施加面荷載。在指定的面上施加按第一步設置的面荷載變化規律的面荷載。
SFA,P51X,1,PRES,0
這個語句相當于在指定面上施加法向荷載(選圓筒體內表面)，在Z=100時荷載值為0，隨Z坐標變化荷載值以變化率-9800進行變化，這樣在Z=0時荷載值為-9800*100
每次用sfgrad進行設置后僅對隨后的sfa命令有效，直倒下次再用sfgrad進行設置。
展開 交通荷載作用下石灰改良高液限土填筑路基效果分析
表1 計算模型參數
1.2 計算工況
根據現場勘探情況及實際的具體施工方案，本文主要對交通荷載作用下改良前后高液限土路基的豎向、橫向位移以及內力進行分析。計算工況見表2所示。
表2 計算工況
1.3 模型的建立
圖1 計算模型
1.4 交通荷載
本項目所用汽車荷載模型表達式如下式所示，荷載與時間關系如圖2所示。：
式中，P0為車輪靜載；P為振動荷載幅值；w為振動圓頻率。
圖2 車輛荷載與時間的關系
1.5 測點布置
在各工況沿公路豎向每2m設置一個監測斷面，并在監測斷面內沿橫向共布置5個監測點。提取在交通荷載作用下，路基各個位置的位移、內力值等進行承載效果分析。測點布置如圖3所示。
圖3 測點布置圖
2 計算結果及分析
2.1 交通荷載作用下高液限土路基的縱向位移分析
交通荷載作用下高液限土改良前后路基豎向位移如圖4-5所示。分別提取改良前后高液限土路基模型最大沉降量，計算出高液限土路基的改良效果見表3所示。
展開 移動均布荷載在有限元模型中的實現
計算過程中為了實現荷載的移動，首先沿荷載移動方向設置荷載移動帶，移動帶沿路橫向的寬度與施加的均布荷載寬度相同，移動帶沿縱向的長度即為輪載行駛的距離。然后，將荷載移動帶細分為許多小矩形，如圖所示，小矩形長度依計算精度而定，可取為輪載加載寬度的三分之一。 輪載初始狀態時占用了三個小矩形面積即圖中的1、2和3。移動過程中，荷載沿移動帶逐漸向前移動，通過設置荷載步，每個荷載步結束時，荷載整體向前移動一個小矩形面積，如第一個荷載步結束時，荷載占據的面積為2、3和4。每個荷載步中設多個載荷子步，如第一個荷載步中間荷載子步的作用使面積1上的荷載逐漸減小，而面積4上的荷載逐漸增大，依次發展，達到荷載移動的效果。荷載的移動速度，可以通過設置每個荷載步的時間大小來實現。
正常行駛時，行駛速度v不變，所以經過每個小矩形所用的時間相同。在剎車路段，可按式（1）計算剎車加速度。
其中，a，δ，g分別為剎車加速度、水平力與垂直力比值系數和重力加速度。
每向前移動一個小矩形面積所用的時間用式（2）計算。
其中，n為從開始移動位置向后的第n個矩形，ΔS為每個小矩形寬度。
展開 屋面網殼結構等效節點荷載在ANSYS中的實現方法
近日，水哥有看到粉絲對屋面等效節點荷載的施加有一定困惑，現以某屋面網殼結構為例，簡述在ANSYS中實現等效節點荷載施加的方法。該案例摘自水哥即將推出新課程的第39個例子。
39 屋面網殼等效節點荷載計算
【工程概況】
如下所示一六邊形空間網殼結構，邊長為6m，層高1.8m，鋼管截面面積為707mm2，材料彈性模量為210Gpa,泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，各節點均為鉸接，屋面受均布投影荷載10KN/m2作用，采用等效節點荷載方法，計算結構自重以及外部荷載用下的響應。
【案例目的】
1、掌握導入CAD面域的基本方法
2、掌握Surf154單元的基本特征
3、掌握利用Surf154施加投影荷載的基本方法
4、掌握獲取等效節點荷載的基本方法
【案例說明】
本案例主要考察使用者對Surf154單元荷載施加方向的理解以及后續對結果提取循環的使用，Surf154單元作為一種荷載施加輔助單元，通過控制其單元關鍵項，能讓使用者實現復雜荷載的施加。
單就以屋面等效節點荷載而言，思路為通過控制154單元第11個關鍵項的設置，考慮投影荷載，施加方向為5，采用方向向量確定荷載方向，約束網殼所有節點，得到僅在均布荷載作用下的支座反力。通過后處理循環獲取每個節點的支座反力并存入數組，刪除154單元，施加節點力與重力荷載，并進而求解。
【操作步驟】
一、在CAD中繪制圖形，并形成面域，導出為sat格式，放入軟件工作目錄下
二、導入sat文件，并設置顯示模式為normal
三、定義單元、材料屬性、布爾運算及劃分單元
/FACET,NORML
!
展開 SAP2000面荷載傳遞剖析
博文【膜、板、殼單元應用簡述】中提到“……在SAP2000中設置膜、板、殼單元時，封邊梁彎矩會出現不連續的情況，這是因為荷載傳遞時通過節點和剖分點傳遞的，板、殼單元由于考慮面外剛度，荷載按剛度由節點傳遞，梁端較大，膜單元由于忽略面外剛度，各點傳遞荷載相等，且無扭矩產生……”，換句話說，殼單元與膜單元即使在同樣導荷方式下，荷載傳遞也是不一樣的。
下面取3mx6m板為例就上述現象說明，板四邊封梁，自重乘數設置為0，恒載定義為100kN/m2，導荷方式選取“均布殼荷載/Uniform Shell Load”，計算結果如圖1、圖2。
（a）殼單元
（b）膜單元
圖 1 支座反力圖
圖 2a 殼單元梁內力
圖 2b 膜單元梁內力
由結果可發現，當板定義為殼單元時，板上荷載合力 (3x6x100) kN與支座反力 (450x4) kN是相等的，梁上傳來的節點力大小與剛度成正比，越靠近支座處數值越大，板剖分越細越明顯（側面說明殼單元考慮板面外剛度），越細越接近于真實力狀態，其中每個支座借助于板面外剛度傳遞過來的荷載為 (450-110.6-265.7=73.7) kN；當板定義為膜單元時，板上荷載合力 (3x6x100) kN與支座反力 (200x4) kN不平衡，每個單元向四個角點傳遞荷載，每個角點分擔每個單元的 (1x1x100/4=25) kN，梁上的節點分擔荷載相等（無扭矩產生），支座反力為 (125+75=200) kN，即由于不考慮面外剛度，支座反力僅包括梁傳來的荷載，有 (450-200=150) kN荷載沒有傳遞，保留在板內單元節點上。若不進行剖分，則支座反力為 (450) kN。
展開 基于ANSYS的整體張拉索膜結構荷載CAE分析
對本文中的結構，分別選取東西向和南北向兩處最大位移處附近的脊索、谷索、環索上的一個代表性節點，通過ANSYS時間歷程后處理器功能，提取豎向位移變量隨TIME變量變化的結果文本，并通過作圖軟件作出荷載-豎向位移曲線見圖5，位移豎向下為正值，向上為負。“荷載系數”指所施加荷載與設計荷載的比值。在東、西、南三個方向對吊索、脊索、谷索、環索各選取1根代表性單元，提取索應力變量隨TIME變量變化的結果文本，并通過作圖軟件繪制荷載-索應力曲線，見圖6。分析圖5、6可知環索應力在荷載系數6.2時達到1330MPa進入塑性，“雙非”荷載-位移曲線和荷載-索應力曲線均出現明顯轉折點（稱荷載系數6.2為體系名義屈服點），結構剛度銳減，豎向位移迅速增加。由圖5可知，南吊索應力在荷載系數12時達到1670MPa，率先破壞，南側環索在荷載系數15時應力達到1670MPa而破壞，宣告整個結構的破壞。
此外運用ANSYS中施加溫度體荷載的方法（BFE命令），對某根吊索或脊索進行升溫，使其在整個加載過程中應力一直保持為0，即一直處于松弛狀態，以此來模擬吊索或脊索的破斷，用于研究加載過程中結構不同位置的索破斷對結構整體力學響應的影響及影響程度的不同，并分析斷索對其臨近的索膜力學響應的影響。限于篇幅在此不再贅述。
3 結論
通過對整體張拉索膜結構工程實際問題的計算分析，可以知道，利用ANSYS有限元軟件可以對索膜結構的非線性問題進行準確的模擬和計算分析。
展開 【JY】YJK前處理參數詳解及常見問題分析（五）：風荷載信息
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【風荷載信息詳解】
一、基本參數
A區參數詳解
1、執行規范
選擇所執行的規范。
2、地面粗糙度類別
分為A、B、C、D四類。
3、修正后的基本風壓
這里所說的修正后的基本風壓，是指沿海、強風地區及規范特殊規定等可能在基本風壓基礎上，對基本風壓進行修正后的風壓。對于一般工程，可按照《荷載規范》的規定采用。
《高規》4.2.2條規定，對風荷載比較敏感的高層建筑，承載力設計時應按基本風壓的1.1倍采用。對于該條規定，軟件通過“荷載組合”選項卡的“承載力設計時風荷載效用放大系數”來考慮，不需且不能在修正后的基本風壓上乘以放大系數。
4、風荷載計算用阻尼比
該參數主要用于風荷載計算時的脈動增大系數計算。
相關條文：
《荷載規范》8.4.4條
5、結構X、Y向基本周期
該參數主要用于風荷載計算時的脈動增大系數計算。由于X向、Y向風荷載對應的結構基本周期值可能不同，因此這里輸入的基本周期區分X、Y方向。軟件按《荷載規范》簡化公式計算基本周期并作為默認值，設計人員可將計算后結構基本周期填入重新計算以得到更準確的風荷載計算結果。
6、讀取計算結果周期值
點擊自動讀取計算結果周期值。
7、承載力設計時風荷載效應放大系數
《高規》4.2.2條規定，對風荷載比較敏感的高層建筑，承載力設計時應按基本風壓的1.1倍采用。對于該條規定，軟件通過“荷載組合”選項卡的“承載力設計時風荷載效用放大系數”來考慮，不需且不能在修正后的基本風壓上乘以放大系數。
展開 
關于荷載步中荷載傳遞
荷載步TIME2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1
TIME，2
...............
..........
solve!再次求解
SAVE
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!荷載步TIME3!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
TIME，3
!/SOL!第三次靜力分析
!* 弧長法
!導入節點荷載
/INPUT,'1.2DL','txt','E:\chenlu\ansys\command',, 0
solve
save
arclen,off
上面的TIME1中加了自重，是否傳度到TIME2,TIME3？
如果在time3中加 ACEL,0,0,0,
計算是不是以第二步結束時的結構變形和剛度為基礎？
在不同的荷載步中可以改變求解方法嗎？比如牛頓拉夫森法變成弧長法？
展開 ANSYS荷載工況組合的實現方法
ANSYS荷載工況組合的實現方法
1
荷載組合的含義
首先闡明ANSYS荷載組合的含義，在ANSYS中，工況組合是指在不同結果數據之間進行運算處理，即當前處于數據庫的荷載工況結果數據和另一獨立結果文件中的荷載工況結果數據之間進行運算。這個過程可以簡單的描述如下：
荷載組合大體上可以分為兩種方法實現，一種是通過荷載工況文件的組合；另一種便是通過結果文件進行荷載組合。在具體介紹這兩種方法之前，首先羅列出工況組合常用的命令流：
Lcwrite:寫結果文件
LCfile:從結果文件中創建工況
LCDEF:從結果數據中創建一個工況
LCFACT:工況組合分項系數
LCOPER:對荷載工況進行操作
LCASE:讀取指定工況
注意：荷載工況組合只適用于彈性計算中。
2
兩種實現方式
1）荷載工況文件組合
這種方法主要是分別采用單獨的APDL進行運算，并將運算結果分別寫進不用的計算文件，通過對結果不同數據文件的操作來實現工況組合。
命令流典型過程
/SOLU
... ...
finish
/POST1
... ...
!定義荷載工況1
LCDEF,1,1
!形成后續工況組合可以調用的工況文件lcase1，工況號1
LCWRITE,1,'lcase1',' ',' '
FINISH
/SOLU
... ...
finish
/POST1
... ...
!定義荷載工況2
LCDEF,2,1
!形成后續工況組合可以調用的工況文件lcase2，工況號2
LCWRITE,2,'lcase2',' ',' '
FINISH
/SOLU
... ...
finish
/POST1
... ...
!
展開 國內外汽車荷載沖擊系數對比
公路橋梁結構設計所采用的車輛荷載是對實際車輛荷載的簡化。作為汽車荷載效應設計值的一個組成部分，沖擊系數的取值在一定程度上影響著汽車荷載效應的取值，并且沖擊系數可以反映不同恒活載比例橋梁之間的差異，因此，沖擊系數取值合理性與否對于公路橋梁而言非常重要。
沖擊系數
在移動荷載作用下，橋梁在空間的豎向、縱向和橫向三個方向產生振動、沖擊等動力效應。通常把豎向動力效應稱為汽車荷載對橋梁結構的沖擊力。橋梁結構的總豎向汽車荷載效應等于豎向汽車荷載靜力效應與其動力效應之和。在國內外的各種橋梁設計規范中，大多采用把汽車荷載豎向靜力效應乘以一個增大系數作為計入汽車荷載豎向動力效應的總豎向荷載效應，即：
沖擊系數就是為考慮移動的汽車荷載對橋梁結構產生豎向動力效應的增大系數。車輛和橋梁間相互作用受到諸多因素的影響，這些因素可以分為兩大類：橋梁參數和車輛參數。
橋梁參數：包括橋梁的自振頻率、跨徑布置、結構阻尼、橋梁類型、橋面不平整度、橋頭沉陷及伸縮縫裝置狀況等；
車輛參數：包括車速、車重、車輛懸掛系統、車輛數目等。這些因素在設計中都由沖擊系數綜合考慮。
世界各國對公路橋梁的車輛振動問題做了大量的理論和試驗研究。由于車輛引起橋梁振動問題的復雜性，目前世界各國的沖擊系數研究基本上是在試驗基礎上制定的。在各國設計規范中，對于沖擊系數的規定一般有兩種形式：
一種是，沖擊系數作為跨徑的函數。
一種是，沖擊系數作為橋梁基頻的函數。
我國1985年及其以前的規范主要參照國外的規范，將沖擊系數作為跨徑的函數，規定：
04規范則將沖擊系數定義為橋梁基頻的函數，具體數值在沖擊系數實測的基礎上，經統計分析確定。
展開 偏心荷載作用下地基土極限承載力
多數情況下建筑物承受偏心荷載，顯然偏心荷載模式下地基土更易失穩，因此有必要研究偏心荷載作用下地基土的臨塑荷載。偏心荷載作用時地基的整體剪切破壞沿水平荷載作用方向一側發生滑動，彈性區的邊界面也不對稱（如圖）。
偏心荷載下土體極限狀態模型試驗
滑動方向一側為平面，另一側為圓弧，其圓心即為基礎轉動中心圖。隨著荷載偏心距的增大，滑動面明顯縮小（如圖）。
偏心荷載下土中應力
漢森(B.Hanson，1961，1972)和魏錫克（Vesic）分別提出的在偏心荷載作用下，地面、基底傾斜，不同基礎形狀及不同埋置深度時的極限承載力計算公式，我國《港口工程技術規范》亦推薦使用。這里簡單介紹地面、基底平整且基底完全光滑的漢森極限承載力。
漢森極限承載力：
地基土承載力特征值：
式中：
也可查下表：
如：某矩形獨立基礎l=b=5，埋深d=1m；置于黏性土上，基底以下土 g＝18kN/m3，基底下一倍短邊寬深度內土的內摩擦角標準值jk =2°，基底下一倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值ck =12kPa?；酌娣eA=25m2。豎向荷載N=2000kN，水平荷載H=200kN。
系數：
荷載傾斜系數：
基礎形狀系數：
深度系數：
安全性評估：地基土安全儲備不足。
本例中的黏性土在地勘報告中提供的承載力特征值fak=110kPa，最終觀測到的沉降遠遠大于20cm。
展開 