钢结构版主manifold对体内力和体外力的理解

2016-11-27 by:CAE仿真在线来源:互联网

本文转自manifold 07年的日志http://blog.sina.com.cn/s/blog_5374bd20010007g2.html

在一篇文章里他的回复是:

体内力方式,实际是保持当前体系不变,挂索前先把索张拉到一定索力,然后挂索,显然结构会因受到索力作用而与索一同变形,索力本身因结构变形而使索力进一步变化。
体外力方式,是在挂索前先在挂索的位置加一对与张拉索力相同的外力,使结构发生变形,然后单独把索张拉到该索力,再挂索,显然此时结构不会发生进一步的变形,并影响索力的变化。
从设计计算角度看,一般在先进行成桥状态分析,再倒拆分析施工阶段的情况下,应使用体内力的方式,而正装分析,适合用体外力方式。本桥采用正装分析,用体外力方式计算。

今天用Midas和Ansys进行了钢管混凝土拱桥的分析对比,对这两者的关系,有了进一步的理解:

体内力的方式,假设挂索阶段开始时,未变形的结构上,索两端直线距离为L0(未加本阶段外荷载),我们把索长设为L0-L1,然后张拉到L0,再挂在结构上,结构变形后,索长缩短,索力变小,但结构在外荷载作用下,假设又使索长伸长,处于平衡状态后,如果索长恰好是L0的话,那么当前索力无疑就是L1伸长量对应的索力即初拉力,如果索长比L0小或者大,相应索力也会变化。

体外力的方式,则是在施工阶段开始时,在未变形结构上索两端加一对大小相同,等于索的初拉力,方向相反的外力,结构在这个初拉力和外荷载的作用下发生变形,然后张拉索到该初拉力,再挂到变形后的结构上,此时结构已经处于平衡状态,结构不会因为挂索而发生进一步的变形,索力等于初拉力。

以后的进一步张拉实际上依然服从这个规律。

显然,相同的初拉力下,体内力和体外力对应的无应力索长是不同的,产生相同的阶段结束索力情况下,初拉力也会不同,除非索两端节点在结构变形后位移仍然为0。体内力的张拉力直接对应索的张拉伸长量,适合在已知理想状态索力的情况下的倒拆分析,而体外力施加后本阶段索力,结构因索力的变形和内力比较容易预测,适合于依赖直观判断调索的正装分析。

对于上面的结论,依然在进一步的验证中。

对于钢管混凝土拱桥,目前用普通桁架单元模拟系杆和吊杆,这个应该是完全可以的,因为索永远是直的,但在Midas里,奇怪的是在用索来模拟后,计算结果变的非常不合理,原因进一步研究中。

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