[發明專利]一種預應力空間結構張力體系的內力測量方法

有效

• 申請號: 201710522926.0
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107451333B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 夏巨偉;黃玉林;占羿箭;左自波
• 申請（專利權）人: 上海建工集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種預應力空間結構張力體系的內力測量方法，其特征在于，步驟如下：

S1：建立預應力空間結構的有限元模型，確定預張力體系節點數據庫、單元數據庫及邊界條件數據庫的編碼原則和數據格式，形成表征預張力體系形狀、拓撲及邊界信息的預張力體系數據庫G_E，調用所述預張力體系數據庫G_E并組集形成預張力體系的平衡矩陣A_E ，所述平衡矩陣A_E的規格為(3j-c)×b，其中，j、c和3j-c分別為預張力體系的節點數、約束數和自由度數，b為預張力體系的張力單元數，對所述平衡矩陣A_E進行奇異值分解，得到所述平衡矩陣A_E的正奇異值數r，根據所述平衡矩陣A_E的正奇異值數r確定局部待監測預張力單元的數量，所述局部待監測預張力單元的數量s=b-r；

S2：確定局部待監測預張力單元的位置，對所述預應力空間結構在自重和預應力作用下的平衡狀態進行求解，提取所述預應力空間結構預張力體系的內力值t_E(b×1)，b為預張力體系的張力單元數，選取內力值較大的所述預張力單元作為內力測量的對象，對預張力體系的內力值t_E由大到小進行排序，確定前s個預張力單元為局部的內力監測對象，所述s個預張力單元的編號構成實測預張力單元編號列向量L(s×1)；

S3：在步驟S2確定的局部待監測預張力單元上布設索力傳感器，測量局部預張力單元的真實內力值；

S4：對所述預應力空間結構形狀進行測量，更新得到新的預張力體系數據庫G₀；

S5：求解所述預應力空間結構的整體預張力，根據步驟S4得到的新的預張力體系數據庫G₀組集實際預張力體系的平衡矩陣A₀，對所述平衡矩陣A₀進行奇異值分解得到預張力體系的真實自應力模態，借助步驟S3測得的局部預張力單元的真實內力值求解預張力體系的自應力模態組合系數，最后得出整個預張力體系的內力值，整個預張力體系的內力值的計算步驟如下：

S501：調用新的預張力體系數據庫G₀，形成實際預張力體系的平衡矩陣A₀，重新對所述平衡矩陣A₀進行奇異值分解，得出公式一：

（公式一）

式中，正奇異值數r=rank(A₀)=rank(A_E)，m為預張力體系的獨立機構位移數，s為預張力體系的超靜定數,且滿足關系m+r=3j-c和s+r=b,U、∑及W分別為平衡矩陣A₀的左奇異矩陣、奇異矩陣和右奇異矩陣，U_r和U_m分別為U的前r列向量和后m列向量構成的子矩陣，W_r和W_s分別為W的前r列向量和后s列向量構成的子矩陣；

S502：根據公式二計算預張力自應力模態的組合系數，

（公式二）

式中，為W_s的子矩陣，為預張力單元的實測內力；

S503：根據公式三計算得出預張力體系的內力，

（公式三）。