斜拉索单元模拟在ANSYS中的实现

为了在ANSYS平台上模拟斜拉索,比较了几种常用的方法,提出了自定义σ-ε关系模拟拉索的垂度效应,编制了与ANSYS相匹配的功能模块,并通过算例验证了这些方法的有效性。

建立斜拉索单元刚度矩阵的等效线性化方法

用线性化方法建立斜拉索单元刚度矩阵,其单元刚度矩阵范数和张力增量与拟弹性模量方法的结果具有很好的一致性.对一斜拉索平面桁架算例进行分析,结果表明线性化方法所建立的斜拉索单元刚度矩阵与拟弹性模量方法具有同样精度,说明本文方法是有效的,可用于大型结构的有限元分析中.

斜拉桥拉索单元模型及其计算模拟

斜拉索的模拟有许多种方法,而应用最为普遍的则属等效弹性模量法,运用Ernst公式进行弹性模量的修正。然而,对于跨度日渐增大的斜拉桥的拉索,此方法是否还能保证其模拟的精确性还需要进一步的探讨。为此,讨论了斜拉索的非线性特征,建立斜拉索的状态方程,并介绍了几种常见的索模型及其特点,其中详细介绍了等效弹性模量法的原理。算例中运用Ernst公式对苏通大桥6根长短索进行修正,计算主梁竖向位移,并与悬链线模型算出的结果进行精度比较,分析得出等效弹性模量法的适用范围。

索结构静力分析的新型拉索单元研究

总结和分析不同工况下索结构中拉索的受力特点,将拉索行为归纳为已知原长和已知索力两种典型受力情况。利用悬链线拉索解析解的线性展开,并引入适当的约束条件,建立两种新型的拉索单元,给出单元切线刚度矩阵的显式表达。提出索结构非线性静力分析的一般迭代算法,算法中利用等效线自重考虑弹性变形对拉索静力状态的影响。以斜拉悬臂结构的多阶段安装为例,分别采用该文方法和传统方法针对不同工况进行了索结构分析,对比计算结果证明了该文新型单元和算法的效率和精度。

基于向量式有限元的大跨度钢结构施工力学分析方法

针对大跨度钢结构施工容易产生刚体位移等强烈非线性过程的特点,采用向量式有限元分析方法进行施工过程模拟.基于向量式有限元的基本理论,引入张拉索单元,通过控制张拉索单元的原长,实现大跨度预应力钢结构张拉全过程模拟;引入千斤顶单元,实现大跨度钢结构的脱架模拟.在此基础上,利用MATLAB语言编制了基于向量式有限元理论的施工过程分析程序,并通过悬臂梁拼装、索桁架张拉成形以及大跨度张弦桁架的张拉施工过程模拟分析,与传统分析方法进行比较,验证理论推导和自编程序的正确性与有效性.结果表明,采用基于向量式有限元的施工力学分析方法能够准确模拟结构拼装、预应力张拉成形和结构脱架等施工过程.

工程随机因素对索网结构初始形状确定的灵敏度分析

考虑了张拉结构找形过程中的不确定性,将这些不确定性用随机变量表示。在预拉力给定的索网结构形状确定的特殊拉索单元法的基础上,推导了等效外力向量、等效单元不平衡力向量和单元切线刚度矩阵的偏导计算式,建立了初始平衡状态几何向量的灵敏度计算迭代格式。根据平衡几何向量的灵敏度和索段长度的灵敏度,计算出索网零状态时,索段放样长度对随机变量的灵敏度,并进一步求出了放样长度均匀性的灵敏度。以此为依据,对设计参数进行修改,使索网放样长度更均匀,便于施工安装。此方法同样也可用在放样长度给定的索网找形分析中,使得其初始平衡状态的预应力更均匀,提高索网的受力性能。

Mechanical analysis of transmission lines based on linear sliding cable element

In order to study the sliding characteristics when the cable structures are connected with other rods, a string of sliding cable dements （SCE） consisting of one active threenode SCE passing through the sliding point and multiple inactive two-node SCEs is put forward. Based on the updated Lagrangian formulation, the geometric nonlinear stiffness matrix of the three-node straight sliding cable dement is deduced. The examples about two-span and three-span continuous cable structures are studied to verify the effectiveness of the derived SCE. Comparing the cable tension of SCE with the existing research results, the calculating results show that the error is less than 1%. The sliding characteristics should be considered in practical engineering because of the obvious difference between the cable tension of the SCE and that of the cable element without considering sliding characteristics.

悬臂浇注连续箱梁墩顶临时结构分析与设计

在浇注悬臂浇筑连续箱梁时通常需要增加临时结构,来保证施工,但对临时结构的设计缺乏针对性的分析,无法保证其稳定性和应用的可靠性,有时候临时结构过分安全,会造成应该过程的浪费。因此,有必要对临时结构的设计探讨合理的方法,建立经济实用的临时结构设计方法。文章利用专用结构分析软件,探讨悬臂浇筑连续箱梁在承台上设置临时支承的受力体系,通过建立由永久墩、支承钢管及预应力钢绞线组成的拉索-压杆计算模型,模拟了临时支承结构的边界条件,加载了最不利偏载,从而通过计算来确定钢管的构造尺寸、预应力钢绞线的布置数量及预张拉力。