[发明专利]一种拉索无应力长度计算方法

说明书

本发明涉及一种拉索无应力长度计算方法，它包括：步骤S1、划分拉索节段，确定拉索无应力长度迭代计算的目标值；步骤S2、确定拉索的初始索力值；步骤S3、确定拉索的初始无应力长度和各段的应变比例因子；步骤S4、拉索受力状态的有限元分析；步骤S5、计算拉索各段的应变增量，将应变增量作为循环迭代计算的迭代变量；步骤S6、拉索无应力长度迭代计算。以拉索工作状态下的设计线形为目标值，将拉索受力状态简化为梁模型，建立拉索无应力长度与拉索线形的关系，确定拉索无应力长度计算的迭代变量，通过循环迭代计算拉索的无应力长度，使拉索在工作状态下达到理想的设计线形。

技术领域

本发明属于建筑工程中索网或悬索结构荷载计算技术领域，特别涉及一种拉索无应力长度计算方法。

背景技术

针对建筑工程中索网结构或悬索结构，设计给定的拉索线形一般为拉索承受荷载作用下的线形，而在拉索加工和安装施工过程中，拉索处于不受力状态或荷载工况与最终设计状态不同。因而拉索的无应力长度或下料长度与设计提供的受力状态线形换算得出的长度不一致，需根据设计给定的拉索受力状态通过逆推反算得出拉索安装前(受力之前)的无应力长度，将无应力长度作为拉索的下料长度进行加工安装，并最终使拉索在承受荷载作用后达到设计线形。

因此，如何提供一种拉索无应力长度计算方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种拉索无应力长度计算方法，以拉索工作状态下的设计线形为目标值，将拉索受力状态简化为梁模型，建立拉索无应力长度与拉索线形的关系，确定拉索无应力长度计算的迭代变量，通过循环迭代计算拉索的无应力长度，使拉索在工作状态下达到理想的设计线形。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种拉索无应力长度计算方法,包括如下步骤：

步骤S1、划分拉索节段，确定拉索无应力长度迭代计算的目标值；

步骤S2、确定拉索的初始索力值；

步骤S3、确定拉索的初始无应力长度和各段的应变比例因子；

步骤S4、拉索受力状态的有限元分析；

步骤S5、计算拉索各段的应变增量，将应变增量作为循环迭代计算的迭代变量；

步骤S6、拉索无应力长度迭代计算。

进一步地，所述步骤S1包括：

将1根拉索划分为n段和n+1个节点，其中n为偶数，假定拉索承受荷载作用下的设计线形H⁰＝[h₁,h₂,h₃……h_n+1]，其中h₁代表节点1的坐标(x₁,y₁)，以此类推，h_n+1代表节点n+1的坐标(x_n+1,y_n+1)，以拉索中心节点的纵向坐标y_n/2+1作为目标值；

进一步地，所述步骤S2包括：将拉索的受力状态简化为梁模型，拉索节点1和节点n+1为铰接约束边界，假定其余节点(2,3,4……n)均承受竖直向下的荷载F作用；假设拉索承受荷载作用下各段的初始索力值为

f＝[f ₁,f₂,f₃……f_n]，每段拉索与水平方向的设计夹角为θ＝[θ₁,θ₂,θ₃…θ_n]，依据节点受力平衡计算公式即式1～2可得拉索各段的初始索力值即式3～5：