工学论文：张弦梁撑杆数目对其结构受力性的影响分析

　　3.2、工况1分析结果

　　工况1取预应力为580kN，仅作用预应力时结构内力见图5，其中上弦杆的最大拉力为2296kN，下弦杆的最大压力为2862kN，撑杆的最大压力为13kN。当作用结构自重时，结构内力见图6，其中上弦杆最大拉力为1291kN，下弦杆最大压力为2712kN，撑杆最大压力为22kN。

　　在以上二种力作用下，上弦杆内力均体现为拉力从支座向跨中增大；下弦杆均受压，并且压力由支座向跨中增大。撑杆轴力分布较均匀，均受压，除靠近两端支座的两根撑杆稍大外，其余撑杆的压力大小基本一致，撑杆所受的轴力都比较小。以上弦杆从左至右给各节点编号，可得结构自重下上弦杆节点竖向位移，此预应力下结构产生向上位移，而施工要求预应力产生位移宜与结构自重相抵消，故此预应力偏大。

　　同时，上弦的竖向挠度由支座向跨中增大，最大负挠度出现在跨中，为700mm，如不考虑非线性的影响，大约10kN的预应力即可使结构产生lcm的负挠度，由此说明张弦梁结构对预应力的反应是比较敏感的。在实际工程施工过程中，用预应力来控制张弦梁结构的位移相对来说较容易。

图6 结构自重下结构内力

　　3.3、工况2分析结果

　　经过多次试取预应力值，当取110kN时，工况1下上弦杆竖向无挠度，则以下以此预应力值分析。结构内力趋势图见图 7。由图7可得上弦杆节点的位移。上弦杆节点竖向位移由支座向跨中增大。上弦杆全部受压，压力由支座向跨中增大，变化规律和工况1下时相似，但符号相反，可见预应力对上弦杆件有卸载作用。下弦杆大部分受压，压力从支座向跨中减小，跨中一定范围内改成拉力，受拉杆件承受较小的拉力。可见，预应力仅能卸载一部分下弦杆件的压力。撑杆均匀受压，只有支座附近较大。本例中由于最左边撑杆实际承载面积较大，则内力更加突出。

图7 全跨活荷载下结构内力

　　3.4、工况分析结果

　　结构内力趋势见图8。上弦杆节点竖向位移由滑支座向跨中增大，至1/3跨处达到最大值。然后向固定铰支座方向逐渐减少，靠近固定铰支座处甚至出现反向挠度。结构挠度分布非常不均匀，主要集中在荷载作用的半跨。上弦杆轴力分布与其竖向位移分布情况类似，大部分杆件受压，且由滑动铰支座向跨中急剧增大，至离铰支座1/4跨度处达到最大，固定铰支座处附近一部分杆件受拉，但数值不大。固定铰支座附近的下弦杆受压，但往跨中变为受拉杆，最大荷载比全跨均布荷载作用时大得多。撑杆均匀受压，轴力由滑动铰支座向固定铰支座减小，但减小的幅度不大。由此说明即使作用非对称荷载，撑杆也能比较均匀的传递荷载作用。

　　由上位移和内力的分析可以看出，张弦梁结构不对称荷载作用的反应是比较敏感的。任何不对称荷载都可分解为对称和反对称荷载。张弦梁结构对反对称荷载作用反应比较敏感的原因是：当反对称荷载作用于结构时，撑杆和张拉弦的内力几乎不变，拱梁几乎承担所有反对称荷载作用。当不对称荷载以反对称（或基本反对称）部分为主时，拱梁将单独承受较大的荷载，因而产生较大的位移和内力。