问题：

如下“图-1”所示的两跨连续梁桥，将其分别离散为杆系单元和壳单元后计算其在重力荷载作用下弯矩时，两种离散方式计算的结果不一致。

图-1 桥梁模型

解答：

CSiBridge中通过【更新】选项可将桥梁上部结构对象离散为杆系单元和壳单元。通过操作：【上部结构横断面>修改>转化为自定义的桥梁截面>截面设计器】，进入【截面设计器】即可看到上部结构具体分布形式。

默认条件下，【截面设计器】窗口显示的是上部结构离散为杆系单元时杆件所赋予的截面属性，如“图-2a”所示。通过操作：【Bridge Section>show layout>Area model】,将截面的离散模型切换为离散成壳单元，如“图-2b”中所示。

图-2a 离散为杆系单元

图-2b 离散为壳单元

观察“图-2a”和“图-2b”可以发现，当将上部结构离散为杆系单元时，上部结构的真实面积是直接赋予了相应的杆件，因此杆单元的质量是与真实结构的质量是一致的。但是将截面离散为壳单元时，由于划分网格的需要，细分的壳单元网格在角点位置处必然会出现重合，如“图-2b”中红圈所示。在分析模型中，壳单元模型是基于每个单独划分的网格拉伸成分析单元进行计算，并没有移除重叠部分。由于重叠部分，离散为壳单元的模型的上部结构横截面面积一般大于杆系单元模型，因此计算结构自重工况时，两者的计算数值不同。

通过命令：【显示>显示截面属性】，分别查看上部结构离散为杆系单元和壳单元时对应截面的截面属性，如下图所示。从“图-3a”和“图-3b”中可以看到离散为杆系单元时，所赋予截面属性的面积与构件真实的面积一致，但是将其离散为壳单元时，其截面面积变大。两者截面大小的比值为：7.1199/6.7444=1.055。

图-3a离散为杆系单元截面面积 图-3b离散为壳单元截面面积

分别将模型离散为杆系模型和壳单元模型，并计算其在重力荷载作用下的弯矩值。计算结果如下图所示，提取跨中引起的最大负弯矩，两者的比值为8558.76/8134.35=1.052，与结构的面积比值一致。

图-4a 离散为杆系模型

图-4b 离散为壳单元模型

在实际工程中，分析模型往往会忽略一些非结构的构件，而忽略掉了一些结构的自重。为保守起见，有时候也会通过将自重乘以一个大于1的放大系数来考虑这些荷载。由于有限元计算单元划分的问题，将上部结构离散为壳单元时会少量增加结构的自重，但是对整个结构的分析设计影响不大。

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知识点：模型离散为壳单元与框架单元时重力工况计算结果不一致