鋼結(jié)構(gòu)版主manifold對(duì)體內(nèi)力和體外力的理解

2016-11-27 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本文轉(zhuǎn)自manifold 07年的日志http://blog.sina.com.cn/s/blog_5374bd20010007g2.html

在一篇文章里他的回復(fù)是:

體內(nèi)力方式,實(shí)際是保持當(dāng)前體系不變,掛索前先把索張拉到一定索力,然后掛索,顯然結(jié)構(gòu)會(huì)因受到索力作用而與索一同變形,索力本身因結(jié)構(gòu)變形而使索力進(jìn)一步變化。
體外力方式,是在掛索前先在掛索的位置加一對(duì)與張拉索力相同的外力,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,然后單獨(dú)把索張拉到該索力,再掛索,顯然此時(shí)結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的變形,并影響索力的變化。
從設(shè)計(jì)計(jì)算角度看,一般在先進(jìn)行成橋狀態(tài)分析,再倒拆分析施工階段的情況下,應(yīng)使用體內(nèi)力的方式,而正裝分析,適合用體外力方式。本橋采用正裝分析,用體外力方式計(jì)算。

今天用Midas和Ansys進(jìn)行了鋼管混凝土拱橋的分析對(duì)比,對(duì)這兩者的關(guān)系,有了進(jìn)一步的理解:

體內(nèi)力的方式,假設(shè)掛索階段開(kāi)始時(shí),未變形的結(jié)構(gòu)上,索兩端直線距離為L(zhǎng)0(未加本階段外荷載),我們把索長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng)0-L1,然后張拉到L0,再掛在結(jié)構(gòu)上,結(jié)構(gòu)變形后,索長(zhǎng)縮短,索力變小,但結(jié)構(gòu)在外荷載作用下,假設(shè)又使索長(zhǎng)伸長(zhǎng),處于平衡狀態(tài)后,如果索長(zhǎng)恰好是L0的話,那么當(dāng)前索力無(wú)疑就是L1伸長(zhǎng)量對(duì)應(yīng)的索力即初拉力,如果索長(zhǎng)比L0小或者大,相應(yīng)索力也會(huì)變化。

體外力的方式,則是在施工階段開(kāi)始時(shí),在未變形結(jié)構(gòu)上索兩端加一對(duì)大小相同,等于索的初拉力,方向相反的外力,結(jié)構(gòu)在這個(gè)初拉力和外荷載的作用下發(fā)生變形,然后張拉索到該初拉力,再掛到變形后的結(jié)構(gòu)上,此時(shí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)處于平衡狀態(tài),結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)閽焖鞫l(fā)生進(jìn)一步的變形,索力等于初拉力。

以后的進(jìn)一步張拉實(shí)際上依然服從這個(gè)規(guī)律。

顯然,相同的初拉力下,體內(nèi)力和體外力對(duì)應(yīng)的無(wú)應(yīng)力索長(zhǎng)是不同的,產(chǎn)生相同的階段結(jié)束索力情況下,初拉力也會(huì)不同,除非索兩端節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)變形后位移仍然為0。體內(nèi)力的張拉力直接對(duì)應(yīng)索的張拉伸長(zhǎng)量,適合在已知理想狀態(tài)索力的情況下的倒拆分析,而體外力施加后本階段索力,結(jié)構(gòu)因索力的變形和內(nèi)力比較容易預(yù)測(cè),適合于依賴(lài)直觀判斷調(diào)索的正裝分析。

對(duì)于上面的結(jié)論,依然在進(jìn)一步的驗(yàn)證中。

對(duì)于鋼管混凝土拱橋,目前用普通桁架單元模擬系桿和吊桿,這個(gè)應(yīng)該是完全可以的,因?yàn)樗饔肋h(yuǎn)是直的,但在Midas里,奇怪的是在用索來(lái)模擬后,計(jì)算結(jié)果變的非常不合理,原因進(jìn)一步研究中。

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