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1、ANSYS二次开发技术在确定缆索承重桥梁成桥初始恒载索力中的应用
2、第1对缆索承重桥梁进行全桥受力分析时，首先需要提供一组初始索力，使缆索承重桥梁在成桥恒载作用下满足设计的基本参数和性能，达到合理的受力状态和几何线型。对于悬索桥，合理成桥状态不仅和施工方法、构件自身特性有关，还与吊索内力有关，吊索内力不仅决定加劲梁的弯曲内力分配，也决定主缆的索形及内力分布，吊索成为了研究成桥受力状态的关键;对于斜拉桥，合理成桥状态必须综合考虑主梁、塔、索和墩的受力，即在成桥恒载作用下，主梁弯矩控制在“可行域”范围内，墩宜向岸侧有一定的预偏量，斜拉索索力分布均匀，桥墩支座有足够的压力储备，其中斜拉索索
3、力是研究成桥受力状态的关键;因此对缆索承重桥梁进行受力分析时，必须保证在成桥恒载作用下的吊索(斜拉索)计算索力与设计索力一致，才能保证在成桥恒载作用下桥梁处于合理成桥状态。寻找初始索力的方法是假定一组索力，以初应变的形式加到吊索(斜拉索)上，计算在成桥恒载作用下的索力，并检查计算索力与设计索力的误差是否在允许的范围内，若误差过大，则修改吊索(斜拉索)初应变，再重新计算直至误差在允许的范围内，将最后一次计算所用的一组吊索(斜拉索)初应变乘以各自弹性模量即为所要找的一组初始索力。然而，对缆索承重桥梁这种柔性结构体系，吊索(斜拉索)与吊索(斜拉索)之间的索力会相互影响，往往需要多次调试才
4、能找到一组合理初始索力，并且每次调试都要修改吊索(斜拉索)的初应变，比较繁琐、费时。针对上述问题，本文提出利用ANSYS提供的二次开发技术，运用影响矩阵法，编制相应的调试程序来寻找缆索承重桥梁初始索力。该程序成功应用到确定一座自锚式悬索桥成桥初始恒载索力，为今后利用ANSYS解决桥梁中的同类问题提供了一条新的思路。1ANSYS的二次开发技术1.1户程序界面设计技术ANSYS为用户进行程序界面设计提供了一种专用语言即UIDL(UserInterfaceDesignLanguage)。UIDL是一种程序化的语言，用户通过向控制文件写人UIDL命令流来建立自定义的菜单、对话框和在线帮助，
5、在扩充ANSYS功能的同时建立起对应的图形驱动界面，从而实现命令重组、架设其他用户程序与ANSYS之间的桥梁等功能。1.2参数化程序设计技术ANSYS提供了一种参数设计语言APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)，APDL是一种非常类似于FoRTRAN的参数化设计语言，用户可以用它执行一般任务，甚至可以按照命令建立自己的模型。其核心内容为宏、参数、循环命令和条件语句。其中，程序设计语言部分与其它编程语言一样，具有多数、数组表达式、函数、流程控制(循环与分支)、宏以及用户子程序等。用户可以利用程序设计语言将ANSYS命令组织起来，编写出参数化的用户程序，
6、从而实现有限元分析的全过程，即建立参数化的有限元模型、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化的荷载和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理。1.3开放式的用户编程技术ANSYS提供给用户另一种二次开发技术一UPFS(UserProgrammabloFeatures)，它允许用户连接自己的FORTRAN程序和子过程，通过连接用户的FORTRAN程序生成了一个针对用户特点的ANSYS程序版本，该项技术充分显示了ANSYS的开放体系。用户不仅可以采用它将ANSYS程序剪裁成符合自己所需的任何组织形式，如可以定义一种新的材料，一个新的单元或者给出一种新的屈服准则，
7、而且还可以编写自己的优化算法，通过将整个ANSYS作为一个子程序调用的方式实现，从而实现从简单的单元输出功能到很复杂的用户优化算法。2基于ANSYS二次开发的缆索承重桥梁初始索力确定2.1几何非线性的考虑悬索桥的几何非线性包括主缆几何非线性、加劲梁和索塔的梁柱效应和垂度效应;斜拉桥的几何非线性包括斜拉索的大位移效应、梁一柱效应和垂度效应。本文通过在变形后的位置上建立新的平衡方程来考虑几何非线性，用等效弹性模量法考虑主缆或斜拉索的垂度效应.2.2缆索承重桥梁初始恒载索力的确定方法(1)初始索力向量{F0}(F0),等于设计索力向量{F}，{F}=[f1,f2,...,fi...,fn
8、]T,fi(i=1,2...,n)是吊索(斜拉索)的设计索力。(2)结果索力向量{Fr}，!Ft}=[fr1,fr2,...,fri...,frn]T,fri(i=1,2,...,n)是在成桥恒载作用下，吊索(斜拉索)的索力为初始索力时的计算索力。(3)调值向量{△F}，是结果索力向量和设计索力向量的差值{△F}=[△F1,△F2,...,△Fi,...,△FN]T,△FI=fri-fi(i=1,2...,n).(4)被调向量{△X}，是吊索(斜拉索)的索力增量{△X
