郑平芳

0 引言

索结构是一种常用的结构，具有外观优美，强度高，结构轻等特点，近年来在大跨度桥梁、无障碍拱结构中得到了大量的应用[1］。然后，索结构由于在实际应用中垂度大，具有高度非线性，给结构分析带来了很多的困难。近年来，随着计算能力的提高以及计算方法的不断发展，有限元模拟已成了结构分析中的一个重要手段，但是由于索结构的高度非线性，会产生精度不够、收敛困难等问题。近三十年来，很多学者提出了不同的解决方法和单元构造形式，它们大致可以分为以下三类:

1)直杆(桁架)单元;

2)等效法:包括等效弹性模量、等效应力应变关系等;

3)基于悬链线的索单元。

本文将首先对这三类主要的方法和单元进行一个较为系统的综述，并对目前常用的有限元分析软件中索结构的分析方法进行一个简单的介绍，在此基础上，归纳总结了索单元构造中所急需解决的几个问题，并对采用基于一类新型梁理论构造索单元的可行性进行一个初步的探讨。

1 杆单元

由于索结构横截面尺寸远远小于索长，在通常分析中不考虑索结构在垂直于索长方向的弯曲、剪切等影响，即只考虑沿索长方向的拉伸。杆单元作为有限元中最简单的一类单元，恰可用以表征沿轴向的拉伸变形，因此早期索结构分析中就常采用类似于杆单元的有限单元形式[2，3］。

目前在实际应用中，较为常用的两种应用形式是采用多段杆单元[4］和多节点杆……