鋼結構版主manifold對體內力和體外力的理解

2016-11-27 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本文轉自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是:

體內力方式,實際是保持當前體系不變,掛索前先把索張拉到一定索力,然后掛索,顯然結構會因受到索力作用而與索一同變形,索力本身因結構變形而使索力進一步變化。
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,使結構發生變形,然后單獨把索張拉到該索力,再掛索,顯然此時結構不會發生進一步的變形,并影響索力的變化。
從設計計算角度看,一般在先進行成橋狀態分析,再倒拆分析施工階段的情況下,應使用體內力的方式,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進行了鋼管混凝土拱橋的分析對比,對這兩者的關系,有了進一步的理解:

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

體外力的方式,則是在施工階段開始時,在未變形結構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,結構在這個初拉力和外荷載的作用下發生變形,然后張拉索到該初拉力,再掛到變形后的結構上,此時結構已經處于平衡狀態,結構不會因為掛索而發生進一步的變形,索力等于初拉力。

以后的進一步張拉實際上依然服從這個規律。

顯然,相同的初拉力下,體內力和體外力對應的無應力索長是不同的,產生相同的階段結束索力情況下,初拉力也會不同,除非索兩端節點在結構變形后位移仍然為0。體內力的張拉力直接對應索的張拉伸長量,適合在已知理想狀態索力的情況下的倒拆分析,而體外力施加后本階段索力,結構因索力的變形和內力比較容易預測,適合于依賴直觀判斷調索的正裝分析。

對于上面的結論,依然在進一步的驗證中。

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,這個應該是完全可以的,因為索永遠是直的,但在Midas里,奇怪的是在用索來模擬后,計算結果變的非常不合理,原因進一步研究中。

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