斜拉索张拉的实现

时间：2016-08-25

为了满足计算精度，多段杆单元法引入了许多自由度，而且是几何非线性的，这大大增加了计算机存储量和计算时间，要求输入的数据量大，节点坐标、初始应变输入的准确性要求很高，有时难以收敛。斜拉索可以选择泰州市翔宇吊索具有限公司，联系人张总，150-52-888-715。
根据笔者粗略统计，一般情况下，斜拉索*1次张拉和*2次张拉的应力水平大约为130~350MPa和350~500MPa。图1为某根斜拉索在初应力水平下σ-ε曲线，斜拉索水平投影长度l=200m，高度c=100m， 弹性模量E=2.0×105MPa，斜拉索面积A=0.011m2 ，重度γ=88.3kN/m3 ，初应力σ0分别为 130MPa、350MPa。由图1可见：（1）初应力不同，相同索力时名义应变相差较大；（2）不同初应力水平下，σ-ε曲线上段平行；（3）初应力水平越高，σ-ε曲线与材料本身的弹性模量E线越接近。
在斜拉桥的施工过程中，斜拉索张拉改变的是
斜拉索的长度，其实质是改变无应力索长。在ANSYS中，可采取改变斜拉索温度的方法来等效这一过程。但从精确、简便要求来衡量，“标准”方法更可取，即斜拉索张拉分2步。第1步：
斜拉索张拉力的施加；第2步：去掉第1步施加的力，激活给定初始应变的斜拉索单元。
斜拉索的算例与结果分析 
为验证σ-ε法的有效性，对某斜拉索进行了计算，斜拉索水平投影长度分别为l=200m、l=400m，对应高度分别为c=100m、c=200m，弹性模量E=2.0×105MPa， 斜拉索面积A=0.011m2，重度γ=88.3kN/m3，初应力σ0分别为130MPa、350MPa。约束塔端水平、竖向位移和梁端竖向位移，在梁端施加一竖向力，分别用多段杆单元法、σ-ε法计算得出主梁梁端竖向位移。
本文基于在ANSYS平台上模拟斜拉索，提出了自定义σ-ε关系模拟拉索的垂度效应，并编制了与ANSYS相匹配的功能模块，通过算例验证了本文计算方法简便、 准确。
本文的σ-ε方法计算得到的斜拉索的力学性能和多段直杆法所得的结果一致，误差较小。此斜拉索方法不论是在高应力状态下还是在低应力状态下，也不论水平投影长度大小和位移变化大小，σ-ε法计算结果精度均很高。另外， 多段直杆法计算时应考虑大变形效应和应力刚化，否则位移误差较大。

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