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

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

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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,顯然此時結(jié)構(gòu)不會發(fā)生進(jìn)一步的變形,并影響索力的變化。
從設(shè)計計算角度看,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,用體外力方式計算。

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

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

體外力的方式,則是在施工階段開始時,在未變形結(jié)構(gòu)上索兩端加一對大小相同,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,此時結(jié)構(gòu)已經(jīng)處于平衡狀態(tài),結(jié)構(gòu)不會因?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)際上依然服從這個規(guī)律。

顯然,相同的初拉力下,體內(nèi)力和體外力對應(yīng)的無應(yīng)力索長是不同的,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)力的張拉力直接對應(yīng)索的張拉伸長量,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,適合于依賴直觀判斷調(diào)索的正裝分析。

對于上面的結(jié)論,依然在進(jìn)一步的驗(yàn)證中。

對于鋼管混凝土拱橋,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,奇怪的是在用索來模擬后,計算結(jié)果變的非常不合理,原因進(jìn)一步研究中。

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