服役期张弦梁结构索力识别的一种静力方法

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1、服役期张弦梁结构索力识别的一种静力方法张宇鑫董锦坤上海师范大学辽宁工业大学摘要：正常使用过程屮张弦梁结构下弦索在荷载态几何下的索力大小是影响结构安全的重要因素•在施工课差、环境因素、松弛等因素作用下，索力可能与设计值差别较大，结构设计需要掌握真实索力•通过分析张弦梁结构的整体受力特点，采用使用阶段张弦梁结构有限元求解模型，建立张弦梁结构构件内力与结构位移的相关关系•基于反问题求解正则化方法，将问题转化为通过实测结构位移进而识别索力•数值模拟算例验证了方法的理论可行性.关键词：张弦梁结构;索力识别;正则化;有限元模型;作者简介：张宇鑫

2、(1974—)，女，辽宁辽阳人，博士，教授，主要从事结构健康监测研究.E-mail:zyxsh@163.com收稿日期：2015-10-13基金：上海市部分高校能力建设项目(13230503000)AstaticmethodincabletensionidentificationofbeamstringstrueturesinserviceZHANGYu—xinDONGJin—kunCHENFeiShanghaiNormalUniversity;LiaoningUniversityofTechnology;Abstract：Cabl

3、etensionvalueoflowercablesofbeamstringstrueturesinserviceisanimportantfactorforstrueturalsafety.Withtheinfluenceofconstructionerror,environmenlalfactorsandstressrelaxation,lheactualcabletensionvalueisusuallymuchdifferentfromtheoriginaldesignvalue・Therefore,itisnecessar

4、ytoidentifythetruecabletensionvalue.Inthispaper,therelationshipbetweencabletensionandstrueturaldisplacementswasestablishedforbeamstringstrueturesinservicebasedonfiniteelementmodel.Becausethedisplacementsaremoreconvenienttoacquirethanthecabletension,thecabletensionident

5、ificationmethodbasedoninverseproblemsolutionmethodanddisplacementmeasuringwasputforward.Numericalexperimentsprovedthetheoreticalfeasibilityofthemethod・Keyword：beamstringstruetures;cabletensionidentifiedtion;regularizetion;finiteelementmodel;Received：2015-10-13张弦梁结构(Bea

6、mStringStructure,简称BSS)或张弦桁架结构，是通过对下弦索预先施加张力，并通过撑杆将力传递给上弦拱梁或桁架拱，从而将拱和索杂交而成的一种新型杂交结构形式Ill•一方面利用扌掌杆减小拱梁整体弯矩，另一方面由弦抵消拱脚水平推力，充分发挥了拱型结构的受力优势并充分利用索材的高强抗拉性，使结构受力合理•同时，采用最少量的构件和节点，运输方便，安装简单.张弦梁结构中，柔性索部分的张力大小是控制结构安全的重要因素.若索的张力达不到设计要求，结构安全将得不到保证，严重时将存在失稳或体系几何构成的变化•而在施工误差、环境因素、松弛

7、等因素作用下，索力常常发生变化•为此,有必要对索力进行定期检测以及时避免灾害发生•目前，对于施工完毕的索，用振动法测索的固有频率从而反推索张力几乎是唯一推广应用的办法•文献表明，已有研究均针对给定边界形式的单索问题开展[2-7].这种方法较适用于索长较长，受边界形式影响较小的桥梁工程•其他方法如磁通量法，需要预先知道通过某根索段一个截而的磁通量数目与该索索力之间的对应变化规律•在预先没有进行规律率定的情况下，索力便无从知晓了.木文以张弦梁整体结构为研究对象，建立索力与位移的相关关系，并利用结构位移相对索力容易测得的特点，结合工程反问

8、题求解方法，将问题转化为通过实测结构若干点位移值从而反求出索力•编制了有限元计算程序，数值模拟算例验证了本文方法的可行性.1问题的数理模型一使用阶段张弦梁结构，当人为附加外荷载AP后，将引起附加位移△U.AU的发生形态，将取决于结构的