帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程的計(jì)算程序編制與分析研究.pdf

1、在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系中，帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是通過(guò)張拉拉索在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，并以柔性拉索為主要承重構(gòu)件或輔助承重構(gòu)件的一種結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系也是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)體系。 本文以幾何非線性有限元理論為基礎(chǔ)，編制了帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程計(jì)算程序。通過(guò)對(duì)大跨度張弦結(jié)構(gòu)和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的算例計(jì)算分析，驗(yàn)證了程序的正確性，并對(duì)此類(lèi)結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行了研究。 本文總結(jié)了幾何非線性有限元分析的基本理論，推導(dǎo)了兩節(jié)點(diǎn)

2、空間桿單元、兩節(jié)點(diǎn)空間梁?jiǎn)卧臀骞?jié)點(diǎn)空間索單元的非線性切線剛度矩陣，結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣，靜力平衡方程以及結(jié)構(gòu)單元內(nèi)力的求解公式，設(shè)計(jì)了帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)非線性分析的一般流程。 本文全面探討了帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程分析的基本方法?？偨Y(jié)了索梁體系、索網(wǎng)體系找形分析的方法，并進(jìn)行了流程設(shè)計(jì)。對(duì)等效力法、降溫法、初應(yīng)變法和模擬千斤頂法這幾種模擬張拉預(yù)應(yīng)力的方法進(jìn)行了對(duì)比分析。提出了在力的平衡條件和位移的協(xié)調(diào)條件的基礎(chǔ)上，來(lái)判斷這幾種

3、方法的正確性；并提出了保持計(jì)算模型在分析過(guò)程中完整性的重要意義。對(duì)降溫法模擬張拉預(yù)應(yīng)力的實(shí)質(zhì)進(jìn)行了深入的探討，提出了降溫法的實(shí)質(zhì)是，張拉降溫后已縮短的拉索，使拉索端與結(jié)構(gòu)端重合而在結(jié)構(gòu)內(nèi)部建立預(yù)應(yīng)力的過(guò)程。根據(jù)這一解釋?zhuān)梢缘玫浇禍胤ㄅc實(shí)際張拉過(guò)程的關(guān)系，并可準(zhǔn)確的確定拉索的拔出長(zhǎng)度。隨后，對(duì)采用降溫法準(zhǔn)確的建立給定預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了探討，并設(shè)計(jì)出了迭代計(jì)算方法應(yīng)用于程序計(jì)算中。 本文采用Fortran90高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，利用了Fo

4、rtranPowerStation4.0集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，編制了帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程的計(jì)算程序。程序采用了兩節(jié)點(diǎn)空間桿單元、兩節(jié)點(diǎn)空間梁?jiǎn)卧臀骞?jié)點(diǎn)空間索單元三種非線性單元，結(jié)合荷載增量法和牛頓—拉普森法，使該程序?qū)缀畏蔷€性很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)也能得到收斂的結(jié)果。程序主要分為前處理、計(jì)算分析和后處理三個(gè)功能模塊，其中計(jì)算分析模塊能完成帶拉索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程分析(找形分析、張拉預(yù)應(yīng)力分析和承載分析)。通過(guò)對(duì)桿單元、梁?jiǎn)卧退鲉卧M成的