整体顶升钢屋盖网壳结构卸载过程模拟分析

针对大跨度钢屋盖网壳结构杆系众多、受力复杂,采用整体顶升施工方法时主体结构下方必须设置临时支撑,结构成型后拆除支撑会使结构体系发生重大转变及杆件内力重分布的问题,以天水市体育中心体育馆钢屋盖结构为例,建立精细化有限元模型,对所有节点和杆件按照不同规格分类分别赋予实际质量。利用ANSYS中的生死单元法跟踪模拟顶升施工全过程,以结构完全成型且未拆撑时的状态作为卸载过程的初始状态。采用约束方程法对整体分级同步和分区分步2种卸载方式进行模拟,对比不同卸载方式下所有千斤顶的内力值及应力值较大杆件的应力随卸载步的变化趋势。结果表明:受力复杂的大跨度网壳结构需制定合理的卸载方案并进行模拟分析,确保结构卸载过程的安全; 卸载时支撑处的部分拉杆变为压杆,应引起足够重视; 此类刚性大跨度结构的杆件应力在分区分步卸载过程中对位移变化较敏感,所以要严格控制每一步的卸载位移量; 约束方程法能实现对主体结构和临时支撑脱离再接触过程的真实模拟,为类似工程提供了可靠的卸载分析方法。     

大跨度空间桁架结构卸载过程模拟分析与监测

依据临夏奥体中心体育场钢结构罩棚安装方法——分块吊装高空组拼方法,从钢结构支撑卸载过程的支撑反力、构件应力和节点位移分析入手,运用有限元软件ANSYS详细对比计算分析了钢结构支撑的不同卸载方法,并确定最佳卸载方法。另外对结构卸载进行健康监测,并将结构杆件的应力实测与模拟数据对比。结果显示,用有限元模拟的卸载方法比选是可行的,所选的卸载方法使结构在卸载阶段的应力与位移变化平缓,从而实现更安全卸载。     

于家堡交通枢纽站房网壳施工仿真分析与监测

采用ANSYS有限元分析软件对于家堡交通枢纽站房“贝壳”形空间网壳结构的施工过程进行数值模拟,按照实际施工步骤,利用单元生死技术分析了结构关键杆件的应力变化过程,对提升工序进行了详细分析;为确保施工过程的安全,针对该结构中同时受到较大的轴力、剪力、弯矩及扭矩作用的的箱形截面构件,制定了专门的监测方案,将数值模拟位移结果与实际监测数据进行对比;利用非线性弹簧单元模拟了该工程支座的受力特性,基于该工程双支座的受力特征,重点研究了施工过程中支座位移的变化趋势.研究表明:由于施工顺序及温度的影响,各支座产生不同程度的位移,应采取措施加以固定;提升施工中提升点附近应力较大,卸载后残余应力较小;模拟结果与实际监测结果吻合较好,证明该施工模拟方法切实可行,施工过程中结构关键杆件应力及位移在可控范围之内,施工方案可以很好地满足施工要求.     

天水体育中心游泳馆钢网壳结构施工模拟分析与监测

天水体育中心游泳馆屋盖为钢网壳结构,采用分块吊装和局部顶升相结合的施工工序,整体网壳结构拼装完成之后进行整体卸载。为了研究在施工过程中钢网壳结构的力学性能变化情况以及保证结构在施工过程中的安全,利用MIDAS Gen对结构吊装及顶升过程进行数值模拟分析,并将计算结果作为后期卸载模拟的初始值,采用强制位移法对网壳整体结构的卸载过程进行模拟。根据模拟结果并结合施工方法制定合理的施工监测方案,在现场布设传感器对结构施工过程进行应力应变实时监测,最后将数值模拟结果与现场监测数据进行对比分析。结果表明:模拟分析结果与现场实测数据分析结果总体变化趋势基本吻合,在卸载过程中吊装部分与顶升部分伴随千斤顶的回油,网壳结构的应力状态逐步从施工状态转变为设计使用状态,力学性能变化在合理的设计范围内。     

某机场航站楼屋盖施工模拟分析研究

某机场航站楼屋盖采用正交主次桁架结构体系。根据现场施工条件,100 m×36 m模块采用二场地拼装,模块的驳船海运,现场模块提升、模块滑移施工方法,逐个模块同步卸载的方式进行卸载。应用SAP2000有限元软件,对某机场航站楼施工过程进行了24个阶段的全过程施工模拟分析,说明施工方法的可行性,为施工控制提供了重要依据。另外,拼装支撑点转换研究中发现,部分支座附近杆件超应力,需要加固或替换处理。最后,施工过程位移和应力分析表明：分步施工模拟的结果与实际的施工情况相吻合。施工过程中存在位移和应力较大的状态,并且大于最终成形状态。说明施工模拟分析的必要性。     

青海大学篮球馆桁架结构卸载过程分析与健康监测

青海大学篮球馆采用大跨度凹形平面桁架结构,采用砂箱式临时支撑.通过MIDAS/GEN对分级对称同步卸载的两种方案进行对比,验证了凹形桁架应采取从两边向中间卸载的方法.对结构的应力和位移进行监测,监测结果显示,分级卸载可以避免结构出现反翘现象,并且应力值变化较小.分析和监测结果共同表明,在卸载过程中,位移和应力的变化曲线较吻合,且数值均在合理的设计范围内,计算模型与实际施工过程具有一致性,验证了有限元模拟可以指导施工的顺利进行.通过同步卸载与不同步卸载对比分析,尚未完成卸载的临时支撑上方桁架的应力变化较大,其中腹杆应力变化最大,在卸载过程中应采取措施保证施工同步进行.     

某钢结构连廊吊装施工过程的应力监测分析

近年来连接建筑之间的廊桥结构逐渐发展为一种新型结构,由于很多连廊结构体量较大,施工高度较高,在吊装施工和拆卸支撑过程中的结构应力、位移等变化规律较难通过施工理论计算来精确模拟,因此通过结构监测来实时追踪结构关键部位的应力、位移参数的变化情况是一种有效确保结构安全的方法.本文介绍了针对宁波某酒店项目开发的定制结构监测系统在该项目钢结构连廊吊装施工过程中的应用,通过对整个吊装与卸载施工阶段的结构主桁架关键部位的应力、温度变化进行实时监测,并对获得的监测数据进行分析,总结关键施工阶段结构应力变化的相关规律,为同类工程的施工安全保障提供参考.     

天津奥林匹克中心体育场钢结构屋盖施工数值模拟与监测

对天津奥林匹克中心体育场大型空间钢结构屋盖的主桁架吊装、结构安装过程以及采用不同卸载方式的支撑卸载过程进行数值模拟,并选择部分关键受力构件进行安装过程和卸载过程的应力监测以及结构施工完毕后的温度应力测试。结果表明,钢结构安装过程中构件应力很小,方案合理;根据数值模拟结果并结合现场施工条件确定的间隔跳跃等值同步卸载方式切实可行,支撑卸载过程中各支撑上作用力稳步均匀下降,钢结构内力增加平缓,结构逐渐趋于设计受力状态;日照导致结构杆件温度分布不均匀,部分杆件产生较大温度应力;均匀温度变化条件下结构产生的温度应力较小,且与计算值相符。     

大悬挑结构临时支撑卸载施工技术

对于大悬挑钢结构施工,如采用单元吊装的安装方法,由于临时支撑的使用,结构在施工阶段的受力状态与最终的设计受力状态存在很大差异。临时支撑的卸载是结构由施工状态向设计状态转变的关键,卸载工序十分复杂。结合具体工程的结构特点和现场条件,介绍了针对临时支撑的分区、对称、同步、分级卸载技术。采用软件分析卸载过程中结构系统的应力状况和位移控制值,运用千斤顶作为主要卸载工具,选择合理的卸载顺序,精心组织现场施工,对临时支撑成功地进行了卸载。在卸载阶段对主体结构进行了健康监测,监测结果表明卸载后钢屋盖的应力和变形均符合设计要求。另外,也介绍了卸载过程中的安全技术措施和应急预案。     

高空大跨度钢网壳屋盖卸载施工技术

北京石景山大悦城项目钢屋盖为高空大跨度钢网壳结构,高空大跨度钢网壳屋盖结构的卸载是施工过程中难度较大的一项关键工序内容,经研究分析,采用火焰切割分区、分级卸载的方法。通过采用有限元计算软件MIDAS仿真分析了高空大跨度钢网壳屋盖卸载施工,认真分析了钢网壳屋盖临时支撑体系及过程监测数据,进行建模卸载模拟分析、模拟卸载,合理确定卸载点,根据卸载仿真分析确定总卸载值、卸载分步数量及每步卸载值,使整个钢网壳屋盖的受力状态过度平稳,实际变形量与模拟结果变化较小,符合设计与规范要求,确保施工过程整体结构安全稳定。     

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程监测与模拟分析

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程复杂,不同施工方案及阶段结构刚度和荷载变化对结构安全影响不容忽视,但目前国内外对大跨空间结构多进行施工成型后的静力分析,缺乏对复杂结构施工过程中的受力监测与分析。为研究西安某体育馆大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的受力与变形性能,采用有限元程序MIDAS/Gen模拟该大跨空间结构旋转累积滑移施工过程的8个不同阶段,对辐射状倒三角桁架、加强桁架及“Y”型格构柱三类关键构件的应力与位移进行了仿真分析,并与实际监测数据进行对比。结果表明:数值仿真模拟结果与施工实际监测数据吻合较好,验证了数值仿真模拟的可行性; 通过预测不同施工阶段结构应力变化及最不利危险施工节点,可为施工阶段健康监测系统的分区建立及关键节点布测提供思路与依据,具有实际工程意义; 大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的内力变化较大,最大竖向位移常发生于桁架中间部位的下弦,为保证施工阶段安全性,应对外环桁架竖向腹杆、中心环桁架腹杆及上弦等关键节点进行重点监测及预警,避免施工阶段构件受损,保障施工安全。     

均匀设计原理在地下工程位移反分析中的应用

以小湾水电站为背景，在试验、监测、前期分析结果的基础上，建立地质与施工的概化模型。以围岩基本力学参数和初始应力场为基本变量，按均匀设计方法进行计算方案的组合，采用考虑开挖卸荷效应的三维弹塑性有限元方法完成了地下硐室群开挖模拟，并应用多元线性回归模型进行了围岩基本力学参数和初始应力场的反演分析。应用反演计算所得围岩基本力学参数和初始应力场计算各监测点的开挖扰动位移增量，相应的计算值与实测值较为吻合，表明反演得到的力学参数和地应力场基本合理，均匀设计原理在地下工程位移反分析中具有较高的实用价值。     

某大跨度钢网架结构施工监测及模拟

对某大跨度复杂钢网架结构进行施工过程跟踪监测,包括钢构件吊装过程中的敏感及重要构件的应力变化监测,临时支承点拆除时结构支承点的变形监测及大型焊接球整体提升焊接时焊接环的变形监测。监测结果表明:应力及变形均在合理范围之内,并最终稳定于某一值,监测效果良好。对结构在施工中各种工况下的应力及变形进行了有限元仿真分析,将实测应力值和变形值与有限元分析结果进行比较,基本吻合,表明有限元分析较好地模拟了施工过程中的应力及变形变化。     

跨度120m三角锥体空间钢结构施工卸载监测技术研究

大跨钢结构卸载阶段是拆除支撑体系、结构成形内力重分布的过程,是施工的关键步骤。以大同美术馆钢结构屋盖施工卸载为例,介绍了一种能够保障施工卸载安全的监测技术。首先通过数值模拟,分析对比了同步卸载与不同步卸载两种方案,并考虑了温度作用对钢结构的影响,确定了卸载方案及监测方案,进而对卸载阶段结构的应力、变形及温度进行实时监测,确保施工卸载阶段的安全。监测结果表明,大跨钢结构应力受温度影响较大,考虑温度影响的计算值更趋近于实测值,故温度影响不能忽视。结构卸载后应力与变形需要一段时间才能趋于稳定,因此监测周期建议延长。卸载完成后大部分应力监测值小于或接近计算值,卸载过程中应力变化明显,卸载后应力趋于稳定,保证了卸载过程结构屋盖的安全。     

大断面顶管通道近接穿越下覆既有地铁隧道数值模拟与现场试验

南京某地下步行通道采用非开挖顶管法施工,顶管近距离穿越既有地铁区间隧道及城市主干道。为了保证隧道及主干道安全,施工前建立三维有限元计算模型,模拟施工全过程,预测施工可能引起的隧道及地表变形。根据数值模拟结果提出针对性控制措施,并制定合理的监测方案,分别对隧道竖向位移、水平位移、径向收敛和地表隆沉进行监测。基于监测数据分析隧道及地表变形规律,明确顶管施工期间隧道及地表变形的3个不同发展阶段。研究表明:隧道竖向位移主要表现为隆起,由通道内出土卸荷所引起,工作井基坑开挖对其影响几乎可以忽略;顶管施工过程中,下覆隧道竖向位移先后经历了初始下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;同一监测断面内,地表最大沉降位于通道中心轴线上方,距离通道越远沉降越小;采用微欠挖工艺有效控制了隧道最终隆起和地表最终沉降。     

深圳平安金融中心施工监测与模拟研究

以在建的深圳平安金融中心为工程背景,进行了施工阶段的健康监测与施工全过程模拟研究。施工阶段健康监测以结构的竖向变形、关键部位应力以及荷载监测为主,施工全过程模拟根据实际施工进度并考虑材料的时变效应对结构进行有限元建模分析。结果表明:核心筒的累计竖向变形大于巨柱,累计竖向变形与所处施工阶段和结构高度有关,施工压缩预调方法可以有效补偿结构的累计竖向变形;结构应力随着施工的进度而均匀变化,上部结构每施工1层,核心筒压应力约增加0.09 MPa,巨柱压应力约增加0.11 MPa;在实测荷载作用下,结构层间位移角满足规范要求,结构在施工阶段是安全稳定的;模拟分析结果与实测数据吻合较好,可为类似工程提供参考。     

大跨度钢结构屋盖卸载阶段的监测

以某体育馆工程为背景制定其卸载阶段的位移和应力监测方案,并介绍了钢结构工程的监测原则,同时对部分具有代表性的监测数据进行简单分析,得到了相应测点的位移和应力变化历程曲线,其结论是整个钢屋盖结构在卸载过程中位移和应力变化都在允许范围之内,即卸载过程安全、可靠。     

蚌埠体育场大悬挑预应力钢罩棚结构施工全过程模拟与监测

蚌埠奥体中心体育场作为承接第十四届安徽省省运会的主场馆,采用"大悬挑预应力实腹型钢梁-三向多点圆管支撑"结构体系,由大、小钢罩棚结构组成,外部铺设铝锰镁金属板,呈现蛟龙鳞片状建筑效果。为了保证蚌埠体育场钢结构在施工全过程中的工程质量和结构安全,深入分析了现场采用的施工方式和施工顺序。采用MIDAS软件建立了蚌埠体育场大悬挑预应力钢罩棚结构的整体模型,对钢构件拼装、预应力张拉和逐步卸载的全过程进行了多步骤的力学性能分析;对关键构件和关键节点的应力和竖向位移实施了监测,将现场实测值与有限元计算值进行了对比分析;总结了施工全过程结构应力和位移的变化规律。分析结果表明:现场监测和数值仿真模拟有效地验证了该施工方法的正确性和施工顺序的可靠性,研究成果可以为类似工程应用提供参考依据。     

考虑土体卸荷力学特性的基坑变形分析

基坑开挖过程中侧壁土体和坑底土体受到一定程度的卸载扰动,强度及模量均有一定程度的降低,采用常规三轴试验所确定的土体参数进行基坑变形计算将会产生一定误差。为了寻找在土体开挖卸荷作用下更适合于基坑变形计算的土体参数,对郑州某深基坑工程坑壁主要土层进行了常规三轴试验、轴向应力减小及侧向应力减小的UU-1卸载试验、轴向应力不变及侧向应力减小的IU-1.5卸载试验、轴向应力增大及侧向应力减小的LU-2卸载试验4种不同应力路径试验,得到适用于基坑变形计算的土体参数。通过数值模拟结果与现场监测数据的对比分析,发现不同应力路径对基坑侧壁土体水平位移和土体沉降影响很大,考虑轴向卸荷参数的数值模拟得到的曲线和实际监测得到的曲线比较接近,说明采用轴向卸荷实验参数对工程施工设计更具有参考价值。