预应力找形找力

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基于全结构施工过程的索结构整体自平衡预应力找力分析方法与相关技术

本技术介绍了一种基于全结构施工过程的整体自平衡预应力找力分析方法,根据整体预应力自平衡条件，合理区分预拉构件、预压构件和普通构件；按照目标位形建立包含施工临时构件的全结构分析模型，采用迭代分析，在一次迭代过程中依次连续非线性分析零状态工况和施工过程工况，然后更新预应力，迭代直至成型态满足收敛条件。

其中零状态结构应静定或尽量接近静定，使其中预应力能尽量自由释放；预应力构件的预应力更新为成型态的轴应力。

该方法一体化整合成型态找力、零状态找形和全结构施工过程分析，同时得到了零状态位形、结构预应力和施工过程状态；预应力构件包括预拉构件和预压构件，预应力流途径为闭环，实现整体预应力自平衡；迭代过程中无需更新分析模型位形；基于正算法进行施工过程分析，与施工步骤顺序一致。

技术要求1.一种基于全结构施工过程的索结构整体自平衡预应力找力分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：分析准备：(11)确定索结构成型态目标位形及其对应的外载；(12)根据整体预应力自平衡条件，合理选择预拉构件和预压构件，其他为普通构件；(13)确定用于施工过程分析的关键施工步骤；(14)根据施工步骤，合理选择零状态找形构件，形成零状态结构；步骤二：建立结构分析模型：(21)按照成型态目标位形建立全结构分析模型，其中包含施工所需的临时构件；(22)施加边界约束条件；步骤三：预应力迭代初值：对预应力构件赋预应力迭代初值，其中预拉构件赋预拉应力，预压构件赋预压应力；步骤四：连续工况非线性分析：(41)零状态找形分析；激活零状态找形构件，杀死其他构件，得到零状态结构，在无外载条件下，求解零状态结构，其中预应力释放产生结构位移，得到零状态位形；(42)施工过程分析；基于第1步工况的基础上，根据施工步骤，采用生死单元技术逐步激活或杀死结构构件或临时构件，施加相应的重力荷载和其它外载，直至成型态；步骤五：迭代收敛判断；若成型态满足收敛条件，则达到目标状态；否则，更新预应力构件中的预应力值；步骤六：预应力更新；将成型态下预应力构件的轴应力作为新的预应力施加在预应力构件上；迭代重复连续工况非线性分析和预应力更新，直至成型态满足收敛条件。

用等效降温法模拟预应力来实现张弦梁结构找形

第36卷第5期2008年10月浙江工业大学学报J OURNAL OF ZH E J IAN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.36No.5Oct.2008收稿日期:2007212211作者简介:吴祖咸(1983—),男,浙江江山人,硕士,研究方向为结构工程.用等效降温法模拟预应力来实现张弦梁结构找形吴祖咸1,高子−2(1.台州电业局,浙江台州,317000;2.浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州,310032)摘要:主要采用等效降温法来模拟预应力完成预应力张弦梁结构找形问题,并将此方法和力模拟法、初应变模拟法进行比较,发现等效降温法更加有效.从而采用等效降温法获得零状态几何放样,和相应的初始态预应力分布来完成张弦梁结构的施工.同时将考虑几何非线性计算和线性计算的结构位移进行比较,得出在张弦梁结构找形分析时考虑几何非线性的结果.关键词:张弦梁结构;预应力;找形;等效降温法中图分类号:TU32/399 文献标识码:A 文章编号:100624303(2008)0520587204Application of the equivalent low ering temperature method in simulatingpre 2stress tension procedure to solve the form 2search of BSSWU Zu 2xian 1,GAO Zi 2jun 2(1.Taizhou Electric Power Bureau ,Zhejiang Taizhou ,317000,China ;2.College of Civil Engineering and Architecture at Zhejiang University of Technology ,Hangzhou ,310032,China )Abstract :Beam st ring st ruct ure (abbrev.BSS )is an inner equilibrium system whose bending resistance member and tension member is linked by brace st rut.Application of t he equivalent lowering temperat ure met hod in simulating pre 2st ress tension procedure to solve t he form finding of BSS was st udied in t he paper.This met hod ,force met hod and initial st rain met hod were compared.It is found t hat t he equivalent lowering temperat ure met hod is most effective.It makes use of t he equivalent lowering temperat ure met hod to obtain initial geomet ry in zero stat us and st ress distribution in initial equilibrium state which can finish construction of BSS.St ruct ure displacement based on geomet ric linear and non 2linear calculations were compared ,it is proposed t hat considering geometric non 2linear is necessary in form 2search of BSS.K ey w ords :beam st ring st ruct ure ;p re 2st ress ;form 2search ;equivalent lower temperat ure met hod0　前　言张弦梁结构是一种由刚性构件上弦(通常为梁、拱)和柔性拉索中间连以撑杆形成的大跨度预应力空间结构体系.其结构组成是一种新型的自平衡体系.此结构由于具有高强钢索抗拉强度高、刚性构件上弦抗弯性能好、结构体系的刚度和稳定性大等一系列优点,已被广泛地应用于国内外的大跨度、大柱网公共和工业建筑中.其中我国代表的工程有上海浦东国际机场航站楼钢屋架和广州国际会议展览中心展览大厅钢屋架.张弦梁结构在施加预应力时存在比较突出的几何非线性问题,从而很难实现结构从初始态中计算得到零状态放样几何.由于这种非线性,使得目前还没有比较成功的找形方法.张弦梁结构作为一种预应力结构形式,其刚度主要表现为两种:一种是源于结构材料及其布置的刚度,另一种就是几何刚度.几何刚度不仅取决于结构材料与初始几何,更大程度取决于受载后的应力分布.因此,张弦梁结构的找形分析不同于一般柔性张拉结构的找形,笔者采用等效降温法来模拟预应力完成张弦梁结构的找形分析,从而得出零状态放样几何和初始态的预应力分布.1　等效降温法模拟预应力张拉原理1.1　结构的形态定义在解决张弦梁结构的找形问题中,根据结构的各个状态的受力不同通常分为三种状态,一般定义如下:零状态:体系在无自重、无预应力作用时的放样状态;初状态:体系在自重和预应力作用下的自平衡状态;荷载态:体系在初状态的基础上,承受其它外荷载之后的受力状态.通常把建筑图纸上的几何尺寸定义为初始态的几何尺寸,把施工放样的几何尺寸定义为零状态几何尺寸,在建造完成后试用的状态通常定义为荷载态.1.2　等效降温法在张弦梁结构中用有限元模拟预应力通常有力模拟法、初应变模拟法和等效降温法三种方法.力模拟法通常是在两端索段加上力来模拟预应力.该模拟法能够比较好的模拟张拉过程中的索拉力-位移曲线,但是该方法不能在预应力张拉完接着进行施工阶段的加载分析.初应变法是通过某些索段或者整个索段施加初应变.该模拟法能够实现预应力张拉完毕后接着进行施工阶段的加载分析,但是它只能用于一次预应力张拉施工,无法完成实际工程中的多次预应力张拉.等效降温法是根据物体的热胀冷缩特性,对张弦梁下弦的钢索进行降温使之收缩,对这种收缩进行限制从而产生了下弦受拉、腹杆受压、上弦受到压弯作用的效果,于是便可有效地模拟施加预应力的张拉过程.该方法能够很好的模拟预应力张拉过程,完成多次张拉预应力,并且能够保持结构的完整性,在结构张拉完毕后接着进行荷载态分析.研究表明,结构如果在施工过程中分级施加预应力,将有可能使得张弦梁结构对支撑结构作用力减少到最小程度.所以等效降温法对于实际工程的预应力模拟比较准确且有价值.2　逆迭代找形分析2.1　逆迭代原理通过等效降温法来模拟预应力,采用逆迭代法来完成张弦梁结构的找形分析.对结构索段进行整体降温,然后进行找形分析迭代.具体逆迭代思想为:假定图纸给定的结构初始态坐标表示为{X　Y Z},经过第k次迭代后所得的零状态几何坐标为{X　Y　Z}0k,初始态坐标为{X　Y　Z}k,位移为{U x　U y　U z}k.(1)首先假设当前的几何即为零状态几何,即令{X　Y　Z}01={X　Y　Z},进行第一次迭代.(2)不施加温度荷载时计算出结构的下弦索拉力为P0k,在全部索段上施加温度荷载得出下弦索拉力为P1k,若满足P1k-P0k=T预则转下一步,若不满足则重新施加温度荷载,直到满足为止.计算结构位移时,考虑结构自重.(3)在全部索段上施加温度荷载,对几何为{X　Y　Z}0k的结构计算得位移为{U x　U y　U z}k,k=1.(4)计算结构降温后的位移{X　Y　Z}k={X Y　Z}0k+{U x　U y　U z}k,令{Δx　Δy　Δz}= {X　Y　Z}-{X　Y　Z}k.(5)判别Δ是否满足给定的精度.若满足,则{X　Y　Z}0k即为所求的零状态几何坐标;若不满足,则令{X　Y　Z}0,k+1={X　Y　Z}0k+{Δx　Δy Δz},转第3步,并令k=k+1.2.2　计算分析笔者采用与文献[1]中相同的算例.在有限元模型中上弦采用Beam4单元,撑杆采用Link8单元,下弦高强度钢索采用只能受拉不能受压的Link10单元.建立的初始状态有限元模型如图1所示.已知上弦梁单元弹性模量E=2.1×108kN/m2,面积A =0.0282m2,EI=2.14×106kN・m2,撑杆的弹性模量E=2.1×108kN/m2,面积A=0.0025m2;索单元的弹性模量E=1.8×108kN/m2,面积A= 0.001256m2.该模型索段的预应力采用800kN,边界条件为一端固定铰支座,另一端水平可动铰支座.结构的初始态几何坐标见文献[1].・885・浙江工业大学学报第36卷图1　初始状态几何尺寸Fig.1　G eometry of initial equilibrium state2.2.1　考虑几何非线性分析采用等效降温法来模拟预应力实现逆迭代,对全部索段进行降温,使张弦梁下弦索段收缩,由于结构对这种收缩进行了限制从而产生下弦受拉,上弦压弯的效果.这使结构变为扁平状态,结构向上提升,从而使得结构产生刚度.在计算考虑几何非线性的影响,本文设定计算得出的初状态坐标与实际初状态坐标的差值不大于0.5mm.计算得到的结果与文献[1]结果比较如表1.本模型迭代四次完成计算,由此可见,等效降温法的收敛速度比较快.计算分析得出结构零状态几何如图2所示.在文献[1]中采用的只是在边缘两个索段施加初应变来达到设计的预应力值,笔者认为张弦梁结构在受力过程中所有的索段都会产生应变,与实际受力状态不相符,所以不应该局限于只在一部分索段施加初应变来模拟预应力.本文通过在张弦梁结构的下弦所有索段降温来达到施加预应力的效果,这种处理与实际受力作用效果更加符合.从上面计算结果可见,张弦梁结构在从零状态到初始态的变形比较大,尤其是竖向位移,最大值达到2.043m ,出现在中间节点26,所以在找形分析时应该考虑大位移小应变的问题,计入几何非线性的影响.从表中可以看出上弦梁的节点位移与文献[1]基本接近,但是下弦拉索的节点零状态几何水平坐标和节点水平位移与文献[1]差别较大,水平向位移最大达到0.7m ,出现在支座边缘节点.由零状态几何位置将该位移值加在索段上,平衡后所得到的状态即为结构初状态.求得的结构预应力分布见图(3)所示,图中所列的为上弦梁、腹杆和下弦索单元的轴力值.表1　考虑几何非线性、线性计算所得结构位移和文献[1]的比较T able 1　The comparison of structure displacement of consid 2ering geometry non 2linear and geometry linear and paper[1]节点文献1X /m Y /m几何非线性X /m Y /m线性X /m Y /m100000020.040.4280.040.4280.0550.41630.0540.7950.0540.7940.0820.77490.181 2.0410.181 2.0350.238 1.988100.18 2.0390.18 2.0350.237 1.989110.165 1.9730.165 1.9690.223 1.92618-0.580.480.1580.4020.1710.38919-0.3630.8590.2450.7530.270.7320-0.196 1.1780.307 1.0790.342 1.048250.197 2.0380.219 2.0290.279 1.981260.213 2.0330.141 2.0430.202 1.996270.218 1.9630.052 1.9910.116 1.946320.2850.699-0.3680.847-0.2640.826330.3430.253-0.420.485-0.3010.47334-0.4540-0.453-0.316图2　计算求得零状态几何Fig.2　G eometry of zero state图3　考虑几何非线性初始态结构轴力Fig.3　The axial force of initial equilibrium state considering geometry non 2linear 从上图可以看出用等效降温法模拟预应力得出的初始态预应力分布和张弦梁结构通过初应变法得出的初始态预应力分布吻合的相当好.所以可以通过等效降温法来模拟预应力求的结构零状态放样几何和初始态预应力分布.・985・第5期吴祖咸,等:用等效降温法模拟预应力来实现张弦梁结构找形2.2.2　线性分析为了分析几何非线性对张弦梁结构找形的影响,根据上面的迭代步骤,计算得出结构的部分节点的位移如表1.从表中可以看出,张弦梁结构的位移与考虑几何非线性的计算结果比较,竖向位移两者基本接近,水平向最大差别为0.14m,出现在34节点,因此,建议在张弦梁结构找形分析时考虑几何非线性.3　结　论(1)笔者把张其林先生[2]的逆迭代法和等效降温法模拟预应力相结合,采用了一种新型的适合张弦梁结构的计算方法,即等效降温法.并用此方法进行了算例分析,与文献[1]的零状态几何坐标及结构初始态的预应力分布基本一致,本方法不仅可以进行初始态的分析,而且可以在此基础上进行荷载态的分析,而逆迭代法却只能进行初始态的分析.(2)线性迭代计算结果与考虑几何非线性计算结果在水平位移差别较大,因此在张弦梁结构的找形中考虑几何非线性.(3)采用等效降温法来模拟预应力能够更好模拟实际工程中的预应力多次张拉,并且能够在分析计算中保持结构的完整性.而在文献[1]中初始应变法只能一次施加预应力,不能很好的反应实际施工过程.参考文献:[1]　杨睿,董石麟,倪英戈.预应力张弦梁结构的形态分析———改进的逆迭代法[J].空间结构,2002,8(4):29234.[2]　张其林,张莉,罗晓群.预应力梁———索屋盖结构形状确定[C]//浙江大学结构研究所.第九届全国空间结构学术会议论文集.浙江杭州:浙江大学结构研究所,2000.9:3872394. [3]　齐永胜,刘爱华,张弦梁结构预应力张拉有限元方法模拟比较[J].山西建筑,2005,31(9):324.(责任编辑:翁爱湘)(上接第586页) (1)对于大跨度钢管混凝土拱桥,拱脚和拱顶都必须设置横向联系,以提高拱桥的横向动力特性和稳定性.(2)拱脚附近横撑对面内基频的影响不大,但对面外基频的影响较大,而且对结构的稳定性影响也比较大;拱顶附近横撑对面外和面内竖弯基频以及结构的稳定性影响不大,主要影响面内扭转基频.(3)“K”撑对横向刚度、扭转刚度和稳定性能的影响比“米”撑显著,不过,“米”撑对竖向刚度的影响较大.建议在不改变横撑数量的情况下采用“K”撑.参考文献:[1]　彭卫,张新军.大跨径钢管混凝土拱桥的稳定与振动[J].公路,2006,(4):1202124.[2]　陈水盛,陈宝春.钢管混凝土拱桥动力特性分析[J].公路,2001,(2):10214.[3]　欧碧峰,赵灿晖,乐建平.大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性分析[J].公路交通技术,2005,(3):84287.[4]　赵跃宇,金波,劳文全.横撑对钢管混凝土拱桥力学性能的影响分析[J].湖南交通科技,2006,32(3):1002102.[5]　吕建根,赵跃宇.有推力钢管混凝土拱桥的动力特性分析[J].公路交通科技,2006,(3):1002102.[6]　尹浩辉,吴滨生.丫髻沙大桥主拱拱肋钢管混凝土的灌注与线形控制[J].桥梁建设,2000,(4):49251.[7]　陈宝春,韦建刚.钢管混凝土(单圆管)拱肋刚度对其动力特性的影响[J].地震工程与工程振动,2004,24(3):1052109.[8]　李国豪.桥梁结构稳定与振动[M].北京:中国铁道出版社,1992.[9]　陈宝春.钢管混凝土拱桥计算理论研究进展[J].土木工程学报,2003,36(12):47257.[10]　梅青.大跨度上承式钢管混凝土拱桥的稳定性分析与计算[D].南京:东南大学,2000.(责任编辑:翁爱湘)・95・浙江工业大学学报第36卷。

关于索结构

关于索结构——（1）预应力和三种受力状态徐珂兄在其博客“带座位的体育馆工程设计记录（08）索单元初始张拉力与索内力”中提出了关于拉索初始预拉力的疑问，并在本网站留言，约本人一起参与讨论。

这是一个很好的话题，其实也是很多同行在实际工程设计中比较容易弄糊涂的一个问题。

借此机会，顺便谈谈我的一点个人拙见，供大家参考。

索结构（或者有拉索的结构）不同于常规结构的地方就是拉索初始预应力对结构整体的刚度贡献。

拉索是整体结构中的一根构件，其对结构整体刚度的贡献分为两部分：一是其材料刚度；二是几何刚度；其中，材料刚度像铰接杆件一样，是由于其横截面和材料刚度而产生的，只是由于索的材料比较柔，所以其材料刚度非常小，所以实际分析与设计中是可以忽略不计的。

几何刚度是由于拉索中预应力对结构产生的刚度贡献，平常我们讲索对结构的刚度贡献通常就是指这部分刚度。

索结构、张弦梁、弦之穹顶等结构体系正是充分利用拉索几何刚度对结构整体刚度的贡献。

那么在实际结构分析中，索的几何刚度怎样实现呢？这里我们不妨给出索结构分析中的三种状态：零状态、预应力状态、荷载状态。

这里我不想采用常见专业论文中的术语来描述，那样太容易把大家搅糊涂，所以下面采用我自己的“普通话”来与大家交流。

个人认为：（1）零状态就是受力分析时刚建好的模型，在此基础上我们可以得到结构的真实构件布置和受力状态；（2）预应力状态就是结构受外荷载之前的真实状态；这里有一些不同观点，有人认为是对索施加预应力，受力平衡之后的状态。

我个人认为应该是平衡预应力之后，并考虑结构自重（甚至是恒载）的状态。

（3）荷载状态是在预应力状态的基础上，结构承受外荷载的状态。

这三个状态之间的关系为：零状态是找到预应力态的基础和手段；预应力态是荷载态的基础，结构必须在预应力态上才能施加外荷载。

这里我想多讨论一下零状态和预应力态的实际用途和意义。

（1）零状态是实际工程设计和施工过程中不存在的一种状态。

它只是我们为了得到预应力状态而假定，与预应力状态较为接近的一种拓扑关系。

ANSYS张拉索-膜结构找形分析技术

ANSYS张拉索－膜结构找形分析技术一．前言索膜结构是应用非常广泛的一种结构形式，由于索膜在无应力情况下没有刚度，不具有承载力和一定的形状，所以必须施加适当的预应力来使其产生足够的刚度并确定性状。

其设计中主要涉及到三个关键环节：找形、载荷分析、裁剪分析。

找形也叫形态分析，指的是给定预应力分布以及控制点(即约束点，通常为实际的支座点)坐标，通过适当的方法确定该预应力分布下索膜结构的平衡形态。

载荷分析是用来分析预应力索膜结构在外载荷作用下的应力、位移，确定其承载能力，以验证结构是否具有足够的刚度（此刚度为预应力刚度）以及在外载荷作用下是否会出现皱褶。

裁剪分析是将通过找形荷载荷分析确定的膜面（通常为不可展曲面）预应力释放，并根据几何拓扑理论进行适当的剖分，然后将剖开的膜片展开为平面，作为施工下料的依据，以保证施工安装后的膜面形状与分析得到的形状相吻合。

裁剪分析涉及到几何拓扑理论，单纯用有限元分析工具解决有一定困难，需要综合有限元工具以及其它一些特殊的技术来解决，需要有限元以外的专门研究与开发，所以本文不准备讨论ANSYS在这方面的应用。

载荷分析是一个预应力索膜结构的典型有限元分析，对于ANSYS没有任何困难，只要在给预应力作为初应力施加于相应单元，同时打开大变形效应，施加其它载荷，ANSYS就会考虑预应力的预应力刚度进行计算得到相应的结果。

所以没有任何困难，本文也将不去讨论。

找形是载荷分析和裁剪分析的基础，是索膜设计的出发点，也是一个难点，需要找到给定预应力分布下的平衡形态，因为预先并不知道该形态，在初设形态下预应力一般不能平衡，需要通过适当的方法进行迭代计算来确定能够使预应力分布平衡的位移形态。

本文将探讨这种计算方法，并给出ANSYS解决方案以及相应的验证算例。

二．ANSYS的找形方法1．单元类型采用SHELL181和LINK180。

其原因如下分析。

ANSYS提供了膜单元（SHELL41）以及其它的壳单元（SHELL181、SHELL63等），膜单元考虑了膜的性质，不抗弯、不抗压。

科普什么是预应力

引言概述预应力是一种机械方法，在建筑工程和混凝土结构中常常使用。

它是通过在混凝土结构的材料上施加恒定的拉力，使混凝土结构能够在受力时发挥更好的性能和强度。

本文将详细解释预应力的概念、原理及其在建筑工程中的应用。

正文内容1.预应力的概念：1.1预应力的定义1.2预应力与普通混凝土结构的区别1.3预应力的分类和基本原理1.4预应力的发展历程2.预应力的原理：2.1预应力的拉拔作用2.2预应力对混凝土结构的影响2.3预应力的受力原理2.4预应力和自重的协同作用2.5预应力的应力传递机制3.预应力在建筑工程中的应用：3.1预应力在桥梁工程中的应用3.2预应力在高层建筑工程中的应用3.3预应力在大型水利工程中的应用3.4预应力在地下结构中的应用3.5预应力在特殊工程中的应用4.预应力技术的优势和局限性：4.1预应力技术的优势4.2预应力技术的局限性4.3预应力技术的发展趋势5.预应力施工的关键要点和常见问题：5.1预应力钢材的选择和预应力工艺5.2预应力施工中的控制和监测5.3预应力施工中常见的质量问题及处理措施5.4预应力施工的施工规范和标准5.5预应力施工中的安全和环境保护总结通过本文的详细阐述，我们可以了解到预应力的概念、原理以及在建筑工程中的应用。

预应力技术的优势和局限性也得到了探讨。

同时，我们还了解到预应力施工的关键要点和常见问题。

预应力作为一种重要的建筑工程技术，对提高混凝土结构的承载能力和使用寿命起着至关重要的作用。

在未来，随着科技的进步和研究的深入，预应力技术将会得到更广泛的应用和发展。

预应力算量教学

预应力算量教学预应力是一种通过施加预先施加的拉力来提高构件的承载能力和抗震性能的一种技术。

在预应力设计中，准确计算预应力的量是非常重要的，它直接影响到结构的安全性和经济性。

因此，预应力算量是预应力设计中一个非常重要的环节。

预应力算量是指根据设计要求和结构的受力特点，计算出预应力的大小和位置。

预应力算量需要考虑多种因素，如结构的几何形状、材料的力学性能、受力特点等。

下面将从几个方面介绍预应力算量的要点。

预应力算量需要根据结构的几何形状和受力特点来确定。

在计算预应力时，需要考虑结构的截面形状、跨度、荷载等因素。

对于不同的结构形式，预应力算量的方法也有所不同。

例如，对于梁式结构，可以采用等效截面法来计算预应力的大小和位置。

预应力算量需要考虑材料的力学性能。

预应力计算中常用的材料包括预应力混凝土和预应力钢束。

预应力混凝土的力学性能需要根据材料试验结果来确定，包括混凝土的抗拉强度、抗压强度等。

预应力钢束的力学性能包括钢束的抗拉强度、弹性模量等。

在预应力算量中，需要根据材料的力学性能来确定预应力的大小和位置。

预应力算量还需要考虑结构的受力特点。

不同的结构受力方式不同，需要根据受力特点来确定预应力的大小和位置。

例如，在受弯构件中，预应力的大小和位置需要根据受弯矩的分布来确定；在受剪构件中，预应力的大小和位置需要根据剪力的分布来确定。

在预应力算量中，需要根据结构的受力特点来确定预应力的大小和位置。

在进行预应力算量时，还需要考虑结构的安全性和经济性。

预应力的大小和位置需要满足结构的强度和刚度要求，以确保结构的安全性。

同时，预应力的大小和位置还需要满足结构的经济性，以确保结构的施工和维护成本的控制。

在预应力算量中，还需要进行一系列的计算和分析。

例如，需要进行预应力的弹性计算、损失计算、锚固长度计算等。

这些计算和分析需要根据结构的受力特点和材料的力学性能来进行，以确保预应力算量的准确性和可靠性。

预应力算量是预应力设计中一个非常重要的环节。

初应变法模拟预应力张拉解决张弦梁结构找形问题的方法

江苏建筑2005年第1期(总第99期)26初应变法模拟预应力张拉解决张弦梁结构找形问题的方法周泓,齐永胜(常州工学院士建系,常州23002)[摘要]在张弦梁结构的施工过程中,“找形”(FORM FINDING )工作是施工中的难点。

本文利用初应变法模拟预应力张拉进行迭代解决张弦梁的找形问题,并结合工程实例进行了详细说明。

[关键词]张弦梁;找形;初应变[中图分类号]T U391[文献标识码]A[文章编号]1005-6270(2005)01-0026-02The I niti al Strain Method to Simulate Prestress T ension Procedure toSolve the Formin g Findin g Problem of BSSZH OU H on gQI Y on g -shen gAbstract :In the construction of BSS (beam strin g structure ),form findin g is ver y si g nificant.T he p a p er uses the initialstrain m ethod to simulate p restress tension p rocedure to solve the form in g findin g p roblem of BSS b y a serious of iter 2ations and introduces the details throu g h an exam p le.K e y w ords :Beam strin g structure ;F orm findin g ;Initial strain[收稿日期]2004208227[作者简介]周泓,男(1962～),常州工学院土木系高级工程师,一级注册结构师。

张弦梁结构属于预应力钢结构体系,其形状确定即通常说的“找形”(FORM FINDING )有两重含义:零状态(无自重、无预应力作用的放样状态,相当于张弦梁放在临时支架上尚未张拉的状态)几何尺寸的确定和初状态(重力和预应力共同作用下的平衡状态,相当于预应力张拉结束后,临时支架已退出工作的状态)应力分和的确定[1]。

预应力索膜结构的D.R法找形分析

值，防止索膜张力变化
ＤＲ法按以下程序循环求解：（）在户０时刻．１
设置位移、速度及残余力的初值为０；（）计算ｆ２时刻的残余力（方程（）３５：（）计算时刻ｒＡ的速度）＋ｔ（程（）：４方３）（）施加边界条件并将速度代入方程（）４．求解ｆｔ＋Ａ时刻的位移；５（）返回到步骤（）到残余２直力Ｒ充分小。３１残余力的计算．
啦稿日期：２０４８２００）－６：修改Ｕ期：２０．２１０１．６０
ｆ）根据建筑师的设汁，确定索膜结构的平面１投影形状，进行单元划分。这个平面模型应该包括
作者简舟：张华（９５，女，博士生，从事结构工程研究１７）
的索元，对单元应变的处理意味着这种方法仅适用
此外，在找形分析时，要首先假定一个初始试形状，进行单元划分来确定索膜的表面拓扑结构。找形分析中结构距离平衡位置较远时数值计算收敛速度很快，但当结构接近平衡位置时，其收敛速度要慢一些。因此，作者认为初始试形状可不必与最终的平衡形状相近，而且考虑到最终的曲面平衡形状往往不易用简单的数学函数式表达或事先很难用曲面拟合的方法描述，可以选择平面形状作为初始试形状。根据以ｔ所述，索膜结构找形分析的具体步骤如
证了该方法简便、实片，并且与索膜结构的静动力分析具有统一ｊ关键词：索膜结构；拄彤分析；ＤＲ法．中图分类号：Ｔ３１Ｕ５文献标识码Ａ

预应力拱架结构的找形方法

用于张拉的钢索，而张拉钢索所用的张拉机具被固定在桁架
两侧斜柱外侧。一端柱脚与基础铰接，成形过程中将自由转动；另一端柱脚处设有滑动装置，形过程中将沿水平滑道成自由滑动。当开始张拉钢索时，张拉机具受到钢索的拉力作用挤压斜柱，使得上弦逐步向上弯起，下弦的预留缝隙逐渐
Ｓｅｓ－ｃＦｍｓ￣ｓｄｒｒｅ）以其优良的结构性能受到学术界关注。ｅａｈａ
近几年来，我国学者对预应力拱架结构进行了成型机理的理论和试验研究，取得了一些有价值的研究成果本文在认真分析了结构的构造特点后，预应力拱架结构进行了找形研对
间结构教学与研究． — ａ）ａｑｇ６＠ｓａｏ（ｍｉｈｎｉ２９ｍ．ｍＥｌｎｅ
维普资讯
工程建设与设计
２００６年第１期
建筑与结构设计
元内力得到无应力状态时单元的放样长度。因此，定这类确体系初始态预应力分布时，首先必须确定相应的零状态放样几何，这样才能实现最终结构具有的图纸所要求的几何外
【摘要】在预应力拱架结构成形过程中结构将产生较大的变位，其施加预应力前后的几何尺寸有很大差异从工程应用
的角度出发，义了预应力拱架结构受力过程中涉及定的工作状态，出了以施加温度荷栽为媒介借助通用软件ＡＳＳ进行找形提ＮＹ的方法。运用本文方法－￣迅速准确地求解预应力拱架结构的零状态几何和结构的初始态预应力分布，ｑ．－并可保持结构的完整性

大跨空间顶篷结构设计

大跨空间顶篷结构设计摘要：某运动会开幕式主会场看台下部为混凝土和钢混合结构。

顶棚结构出挑跨度达68米，采用斜拉主桁架及折板网格组成的混合体系。

通过预应力找力、找形得到斜拉结构初始态，在此基础上对上部钢结构进行了全面的计算分析，并考察了上部结构的抗连续倒塌性能。

通过分析保证了结构的安全性和经济性。

总结了一些斜拉大跨屋盖的设计经验，可供同类工程参考。

关键词：斜拉空间网格结构；预应力找形；预应力找力；连续倒塌分析Abstract: some main venue for the opening ceremony of the lower stands concrete and steel composite structures. Ceiling structure piece carry the span of the 68 meters, the main truss cables and fold board of mixed system of the grid. Through the prestressed find force, find form get initial state cables structure, on the basis of the steel structure, the overall calculation and analysis, and the effects of the resistance of the upper structure of the continuous collapsed performance. Through the analysis of the structure of the guarantee safety and efficiency. Summarizes some big span roof cables design experience for other similar projects.Keywords: batter space grid structure; Prestressed find form; Prestressed find power; Continuous collapsed analysis工程背景运动会主会场看台建筑通常在顶部设置钢结构顶篷，本工程为广州某体育场馆看台，为一栋八层建筑，平面呈扇形。

预应力基本知识

预应力基本知识在现代建筑和工程领域中，预应力技术扮演着至关重要的角色。

它为结构的设计和施工带来了诸多优势，使得建筑物和基础设施能够更加坚固、稳定，同时也能满足更高的使用要求。

那么，什么是预应力呢？预应力，简单来说，就是在结构承受荷载之前，预先对其施加一定的压力或拉力，从而改善结构在使用过程中的性能。

就好像我们在出发前做好充分的准备，以便更好地应对旅途中可能遇到的困难。

为了更深入地理解预应力，我们先来看看它的工作原理。

想象一下一根混凝土梁，如果在它承受重物之前，先对其施加一个反向的拉力，那么当这根梁在实际使用中承受向下的荷载时，预先施加的拉力就会与荷载产生的压力相互抵消一部分，从而减小梁的变形和裂缝。

这就像是给梁穿上了一件“抗压铠甲”，让它能够更有力地承受外部的压力。

预应力技术的应用范围非常广泛。

在桥梁工程中，预应力混凝土桥梁凭借其出色的承载能力和耐久性，成为了众多大型桥梁的首选结构形式。

比如，那些跨越江河湖海的大跨度桥梁，通过预应力的运用，能够有效地减少桥梁的自重，增加桥梁的跨度，同时提高桥梁的抗震性能。

在房屋建筑中，预应力楼板、预应力屋架等也得到了广泛的应用。

预应力楼板可以增加楼板的跨度，减少楼板的厚度，从而节省建筑材料，提高建筑物的空间利用率。

预应力屋架则能够增强屋架的稳定性和承载能力，使建筑物更加安全可靠。

此外，预应力技术还在水利工程、地下工程等领域发挥着重要作用。

在水利大坝中，预应力锚索可以增强大坝的稳定性，防止大坝出现裂缝和滑移；在地下隧道中，预应力衬砌可以减少隧道的变形，提高隧道的防水性能。

那么，预应力是如何实现的呢？常见的预应力方法主要有先张法和后张法两种。

先张法是在浇筑混凝土之前，先将预应力筋张拉到设计的应力值，然后用夹具将其固定在台座或钢模上，接着浇筑混凝土。

待混凝土达到一定强度后，放松预应力筋，由于混凝土与预应力筋之间的粘结力，使得混凝土获得了预压应力。

这种方法通常适用于预制构件的生产，如预制楼板、预制桥梁板等。

预应力张力的检测

预应力张力的检测在建筑工程和桥梁建设等领域，预应力技术得到了广泛的应用。

预应力能够显著提高结构的承载能力、抗裂性能和耐久性。

然而，要确保预应力结构的安全性和可靠性，预应力张力的准确检测至关重要。

预应力张力是指在预应力构件中预先施加的拉力，其大小直接影响着结构的性能。

如果预应力张力不足，结构可能会过早出现裂缝，承载能力下降；而如果预应力张力过大，则可能导致构件的破坏或预应力筋的屈服。

因此，准确检测预应力张力对于保障工程质量具有重要意义。

目前，常见的预应力张力检测方法主要包括以下几种：一、压力表法压力表法是一种较为简单直观的检测方法。

在预应力施工过程中，通过在张拉设备上安装压力表，测量张拉时的油压，并根据油压与张拉力的关系曲线，计算出预应力筋的张力。

这种方法操作简便，但精度相对较低，容易受到油压系统的泄漏、摩擦等因素的影响。

二、传感器法传感器法是一种较为精确的检测方法。

常用的传感器包括压力传感器、应变传感器等。

压力传感器可以直接测量千斤顶的油压，从而计算出预应力筋的张力；应变传感器则通过测量预应力筋或混凝土的应变，结合材料的力学性能参数，推算出预应力张力。

传感器法具有精度高、可靠性好的优点，但传感器的安装和调试较为复杂，成本也相对较高。

三、超声波法超声波法是一种基于超声波在预应力筋中传播特性的检测方法。

当预应力筋受到张力作用时，其内部的应力状态会发生改变，从而影响超声波的传播速度和波幅。

通过测量超声波在预应力筋中的传播参数，可以推算出预应力张力。

这种方法具有无损检测的优点，但对检测设备和操作人员的要求较高，检测结果的准确性也受到多种因素的影响。

四、磁弹法磁弹法是利用铁磁性材料在应力作用下磁导率发生变化的原理来检测预应力张力。

在预应力筋上安装磁弹传感器，通过测量磁导率的变化来计算预应力张力。

磁弹法具有快速、准确、无损等优点，但对预应力筋的材质有一定要求，且设备成本较高。

在实际工程中，选择合适的预应力张力检测方法需要综合考虑多种因素，如检测精度要求、构件的类型和尺寸、施工条件、检测成本等。

预应力荷载效应的精确解析方法

预应力荷载效应的精确解析方法
预应力荷载效应的精确解析方法可以利用力学原理和数学方法，通过计算得到悬索、拱桥等结构在荷载作用下的变形、应力和内力分布等参数。

其具体步骤如下：
1.确定结构受力状态：根据悬索、拱桥等结构的几何形状和边界条件，确定其受力状态和荷载类型。

2.建立数学模型：利用力学原理，将结构建立为合适的数学模型，如悬链线方程、弧长微分方程等。

3.求解静力平衡方程：根据结构的几何形态和荷载类型，建立静力平衡方程，并通过解方程计算得到结构的荷载反力和内力分布。

4.求解变形方程：利用结构的变形力学关系，建立结构的变形方程，并通过解方程计算得到结构的变形状态。

5.分析应力分布：根据结构的受力状态和荷载类型，利用材料力学原理，计算得到结构的应力分布。

6.检验结果：对计算结果进行检验，检查计算过程是否正确、计算结果是否合理和满足设计要求。

以上是预应力荷载效应的精确解析方法的具体步骤，可以为工程设计和实际施工提供重要参考依据。

桥梁工程中预应力技术要点分析

桥梁工程中预应力技术要点分析1. 引言预应力技术是桥梁工程中广泛采用的一种技术，它通过对桥梁构件施加预先设计好的预应力，使其在工作状态下达到既定的内力分布，以提高桥梁结构的承载力和安全性。

本文将从预应力技术要点、施工质量控制等方面进行分析，为读者深入了解桥梁工程中预应力技术提供参考。

2. 预应力技术要点2.1 预应力的种类预应力主要分为预张力和预紧力两种。

预张力是指在浇筑混凝土前，通过张紧预应力钢筋来预先使混凝土构件受到压力，以达到抑制混凝土收缩和块裂的作用。

预紧力则是在构件浇筑结束后通过首次紧固后仍然保有一定变形的预应力钢束产生的轴向力，来抵消混凝土的预应力。

2.2 预应力钢束的选择预应力钢束的选择主要考虑其耐久性、可靠性和寿命等因素。

常用的预应力钢束材料有高强度钢材、钢绞线等。

在选择时，还需要考虑其横截面积、张力限制、锚固长度等因素。

2.3 等效弹性模量的确定桥梁构件的预应力和内力分布状态，直接取决于其材料的弹性模量。

对于混凝土构件，其弹性模量大致为3000MPa，而预应力钢索的弹性模量则为200000MPa 左右。

为了在实际应用中准确计算预应力的影响，需要对材料的等效弹性模量进行准确确定。

2.4 预应力张拉和锚固预应力工艺中最为关键的环节就是预应力钢束的张拉和锚固。

这个过程要求施工人员必须非常熟练，且必须采用专用设备进行。

并且，在张拉和锚固之前，还需要对钢筋的张力进行计算以确保其张力符合设计要求。

同时，还需要对锚固的设置进行合理的设计和限制，以确保锚固牢固可靠。

3. 施工质量控制3.1 应力传递均匀性在预应力技术中，预应力钢束的张力传递对混凝土的内力分布有重要影响。

如果张力传递不均匀，就会造成构件的变形和不均匀负荷，从而导致桥梁结构的安全性不足。

因此，施工时必须保证预应力钢筋的张力传递均匀性，可采用调整钢筋张力、增加预应力锚固点数等措施进行控制。

3.2 预应力锚固和锚具的设计预应力锚固和锚具的设计对桥梁工程的安全性和可靠性影响很大。

后张法预应力的曲线高度和受力

后张法预应力混凝土梁中预应力的曲线形状一般为圆滑的曲线，包括预应力的曲线高度和受力情况。

预应力的曲线高度通常根据梁的截面形式和配筋情况来确定，通常会根据梁的承载能力和抗裂度以及施工的要求等因素来设计。

至于预应力混凝土梁中预应力筋的受力情况，一般采用应力-应变曲线来观察。

在初期，预应力混凝土的应力-应变关系基本上呈线性关系，随着应力的增加，应力增长逐渐变慢，而应变增长速度加快。

到达某一数值后，曲线开始接近水平，此时处于强化阶段。

在持续应力作用下，预应力混凝土的强度会逐渐提高，而弹性极限强度并不一定达到该材料的极限强度。

以上信息仅供参考，如果需要更多信息，建议咨询混凝土施工专业人士。

预应力建模(曲线预应力索和直线预应力索)

2 独立建模耦合法该法的基本思想是实体和力筋独立建几何模型，分别划分单元，然后采用耦合方程将力筋单元和实体单元联系起来，这种方法是基于有限元模型的处理。

其基本步骤如下：①建立实体几何模型（不考虑力筋）；②建立力筋线的几何模型（不考虑体的存在）；③将几何模型按一定的要求划分单元（这时也是各自独立的）；④选择所有力筋线；⑤选择与上述力筋相关的节点(nsll命令)，并定义选择集；⑥将上述力筋节点存入数组；⑦选择所有节点，并去掉⑤中的节点集(这时是除力筋节点外的所有节点)；⑧按力筋节点数组搜寻所有最近的实体节点号，并存入数组中；⑨耦合力筋节点与最近的节点，一一耦合(cp命令)（不能使用cpintf命令，这样可能耦合其它节点，且容易不耦合）⑩选择所有，并施加边界条件和荷载，可以求解了。

这种方法建模特别简单，耦合处理也比较简单(APDL要熟悉些)，缺点是当实体单元划分不够密时，力筋节点位置可能有些走动，但误差在可接受范围之内！这种方法是解决力筋线形复杂且力筋数量很多时的较佳方法。

预应力简支梁弹性分析--体线独立耦合法示例!-----------------------------------------/prep7eg=2e5ag=140eh=4e4r0=9345yyl=200000et,1,link8et,2,solid95r,1,ag,yyl/eg/ag*1.036258r,2mp,ex,1,egmp,prxy,1,0.3mp,ex,2,ehmp,prxy,2,0.2blc4,,,100,200,3000/view,1,1,1,1/ang,1vplot!------------定义力筋线ksel,all*get,kp0,kp,0,num,maxlsel,nonek,kp0+1,50,160k,kp0+2,50,160,3000k,kp0+3,50,800,1500 larc,kp0+1,kp0+2,kp0+3,r0 kdele,kp0+3*get,line1,line,0,num,min !-------------定义约束lsel,s,loc,z,0lsel,r,loc,y,0dl,all,,uylsel,s,loc,z,3000lsel,r,loc,y,0dl,all,,allallsel,all!-----------单元划分lsel,s,,,line1latt,1,1,1lesize,all,,,50lmesh,allvsel,allvatt,2,2,2lsel,s,loc,z,0lsel,r,loc,y,10,140 lesize,all,,,8lsel,s,loc,z,0lsel,u,loc,y,10,140 lesize,all,,,4lsel,s,loc,y,0lsel,r,loc,x,0lesize,all,,,50vsweep,allallsel,all!耦合自由度lsel,s,,,line1nsll,s,1cm,cmljnod,node*get,max1,node,0,count *dim,ojd,,max1*dim,jd,,max1*get,nod1,node,0,num,min ojd(1)=nod1*do,i,2,max1ojd(i)=ndnext(ojd(i-1))*enddoallsel,allnsel,allcmsel,u,cmljnod*do,i,1,max1nod1=ojd(i)j=nnear(nod1)jd(i)=j*enddonsel,allji=1*do,i,1,max1cp,ji,ux,ojd(i),jd(i) cp,ji+1,uy,ojd(i),jd(i) cp,ji+2,uz,ojd(i),jd(i) ji=ji+3*enddoallsel,allji=i=max1=nod1=ojd=jd=j=ag=eg=eh=kp0=r0=yyl=line1=finish/solusolvefinish/post1pldisp,1etable,sigi,ls,1 plls,sigi,sigi,1/prep7*SET,eg,2.95e5 !钢束弹模*SET,ag,139 !钢束面积*SET,eh,3.45e4 !混凝土的弹模*SET,r0,9345 !曲线钢束的半径*SET,yyl,180000 !钢束的预应力大小et,1,link8 !定于预应力钢束单元类型为link8et,2,solid95 !定义混凝土单元类型为solid95r,1,ag,yyl/eg/ag*1.1194364!定义单元实常数，对于link8单元为钢束面积、以及钢束的初始应变（除模拟预应力张拉还会用于应力刚度矩阵的计算）r,2 !solid95的单元实常数仅为x轴的调整，并且该实常数仅仅在单元坐标系统选择为1的时候填写。

考虑面力密度的力法找形和预应力精确确定

考虑面力密度的力法找形和预应力精确确定
夏劲松;关富玲;李刚
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】2005(22)3
【摘要】随着膜结构应用领域的拓宽,实践对膜结构形状的构造提出了各种不同的要求。

考虑膜单元的面力密度的力法找形方法,通过调整面力密度能够获得不同形状的曲面。

对索膜结构找力分析的优化复位平衡法,能够对给定的拓扑曲面求解获得精确的自平衡预应力分布。

把面力密度的力法找形和优化的复位平衡法的找力分析结合起来,能够完成形状构造的全过程,丰富了索膜结构的形状构造理论。

【总页数】5页(P414-418)
【关键词】索膜结构;面力密度;力法;找形;找力分析;优化的复位平衡法
【作者】夏劲松;关富玲;李刚
【作者单位】浙江大学;嘉兴学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU351
【相关文献】
1.基于单元力密度法与CSR存储技术的膜结构找形分析 [J], 胡孟辉;邓利辉;曾乐元
2.张拉整体结构找形的力密度法 [J], 于晓明;纪燕霞;周克元
3.张拉整体结构模块组合的力密度法找形与分析 [J], 程丽;宋健;张赵威;程钦锟;潘
友胜
4.膜结构找形方法--改进力密度法 [J], 周树路;叶继红
5.动力松弛法与力密度法在索网结构找形中的比较分析 [J], 曾小飞;叶继红;叶冶因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

公路桥梁施工中的预应力技术分析①

公路桥梁施工中的预应力技术分析①预应力技术是公路桥梁施工中常用的一种技术手段，通过施加预先确定的应力使桥梁结构在使用过程中能够承受更大的荷载，提高结构的承载能力和使用寿命。

本文将从预应力技术的原理、施工方法和工程应用等方面进行分析和阐述。

预应力技术的原理是在混凝土浇筑完全自由收缩前施加预先确定大小的张拉力或挤压力，使混凝土受到压应力或拉应力，产生内应力，使得混凝土在受外荷载作用下达到预先确定的变形后，内应力与外荷载相平衡，以达到增强混凝土受力性能的目的。

预应力技术主要包括弦线法、预应力摩擦系数法、锚固无限法和预应力传递长度法等。

在预应力技术的施工方法中，弦线法是应用最为广泛的一种方法。

施工过程中，先在桥梁桥面上设置张拉钢束的支座，确定好钢束张拉的位置和数量，然后张拉钢束进行预应力，通过张拉钢束，将预应力传递到混凝土构件上，使构件在张拉钢束的作用下发生强烈的拉应力，从而达到预先设计好的内力分配的目的。

弦线法具有施工简便、钢材利用率高、调节预应力容易等优点，适用于大多数公路桥梁的预应力施工。

预应力技术在公路桥梁工程中有着广泛的应用。

预应力技术可以提高桥梁的承载能力。

通过施加预应力，有效地提高了混凝土材料的抗拉强度，使得桥梁结构能够承受更大的荷载，提高了桥梁的安全性能。

预应力技术还可以减小桥梁变形和裂缝的发生。

预应力使混凝土受到压应力，可以有效地改变混凝土变形的方向和大小，从而减小桥梁的变形和裂缝的发生。

预应力技术还可以提高桥梁的使用寿命。

通过预应力技术，可以有效地延长桥梁的使用寿命，减少维修次数和费用。

预应力技术是公路桥梁施工中常用的一种技术手段，通过施加预先确定的应力，使桥梁结构具有更好的受力性能和使用寿命。

预应力技术的原理包括弦线法、预应力摩擦系数法、锚固无限法和预应力传递长度法等。

弦线法是应用最广泛的一种方法，具有施工简单、钢材利用率高、调节预应力容易等优点。

预应力技术的应用可以提高桥梁的承载能力、减小变形和裂缝的发生，延长桥梁的使用寿命。