帶拉索預應力鋼結構受力全過程的計算程序編制與分析研究.pdf

1、在預應力鋼結構體系中，帶拉索預應力鋼結構是通過張拉拉索在結構內(nèi)部產(chǎn)生預應力，并以柔性拉索為主要承重構件或輔助承重構件的一種結構體系。這種結構體系也是預應力鋼結構中使用最廣泛的一種結構體系。 本文以幾何非線性有限元理論為基礎，編制了帶拉索預應力鋼結構受力全過程計算程序。通過對大跨度張弦結構和索網(wǎng)結構的算例計算分析，驗證了程序的正確性，并對此類結構的受力性能進行了研究。 本文總結了幾何非線性有限元分析的基本理論，推導了兩節(jié)點

2、空間桿單元、兩節(jié)點空間梁單元和五節(jié)點空間索單元的非線性切線剛度矩陣，結構總體剛度矩陣，靜力平衡方程以及結構單元內(nèi)力的求解公式，設計了帶拉索預應力鋼結構非線性分析的一般流程。 本文全面探討了帶拉索預應力鋼結構受力全過程分析的基本方法。總結了索梁體系、索網(wǎng)體系找形分析的方法，并進行了流程設計。對等效力法、降溫法、初應變法和模擬千斤頂法這幾種模擬張拉預應力的方法進行了對比分析。提出了在力的平衡條件和位移的協(xié)調(diào)條件的基礎上，來判斷這幾種

3、方法的正確性；并提出了保持計算模型在分析過程中完整性的重要意義。對降溫法模擬張拉預應力的實質(zhì)進行了深入的探討，提出了降溫法的實質(zhì)是，張拉降溫后已縮短的拉索，使拉索端與結構端重合而在結構內(nèi)部建立預應力的過程。根據(jù)這一解釋，可以得到降溫法與實際張拉過程的關系，并可準確的確定拉索的拔出長度。隨后，對采用降溫法準確的建立給定預應力進行了探討，并設計出了迭代計算方法應用于程序計算中。 本文采用Fortran90高級程序設計語言，利用了Fo

4、rtranPowerStation4.0集成開發(fā)環(huán)境，編制了帶拉索預應力鋼結構受力全過程的計算程序。程序采用了兩節(jié)點空間桿單元、兩節(jié)點空間梁單元和五節(jié)點空間索單元三種非線性單元，結合荷載增量法和牛頓—拉普森法，使該程序?qū)缀畏蔷€性很強的結構也能得到收斂的結果。程序主要分為前處理、計算分析和后處理三個功能模塊，其中計算分析模塊能完成帶拉索預應力鋼結構受力全過程分析(找形分析、張拉預應力分析和承載分析)。通過對桿單元、梁單元和索單元所組成的