第26届大运会篮球馆弦支穹顶屋盖施工全过程模拟分析

深圳坪山体育馆屋顶采用新颖的弦支穹顶结构体系。弦支穹顶是一种刚柔杂交的预应力钢结构体系,实际工程应用较少,施工经验不足,因此针对此结构施工全过程的计算模拟分析显得十分重要。结合工程特点,充分考虑施工实际条件,选定施工方案和施工张拉顺序,对预应力张拉整体结构施工全过程进行有限元模拟计算,分析了预应力张拉过程中结构的变形、内力变化规律,确保了张拉施工过程中结构的安全。     

弦支穹顶结构施工过程数值模拟及施工监测

为解决弦支穹顶结构施工控制技术中撑杆下节点处的预应力滑移摩擦损失问题,考虑到滚动摩擦力远小于滑移摩擦力,提出一种含滚轴的滚动式撑杆下节点,并将其应用于某体育馆弦支穹顶结构。为验证滚动式撑杆下节点在降低预应力滑移摩擦损失方面的工作性能以及张拉施工过程中结构的安全性,采用ANSYS中的APDL语言编制了预应力施工数值模拟程序,对预应力张拉施工过程中索力、杆件内力和结构变形进行了全过程分析,同时对体育馆弦支穹顶结构预应力张拉过程进行了施工监测。结果表明：滚动式撑杆下节点的预应力摩擦损失在5%左右,是传统撑杆下节点预应力摩擦损失的50%;预应力张拉过程中,杆件轴向应力低于50 MPa,施工方案安全可行;施工监测数据验证了施工摩擦滑移数值模拟程序的可行性。     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶预应力张拉模拟施工过程分析研究

对于大跨度弦支穹顶结构,预应力张拉施工过程实际上是几何体系由机构(准机构)变为可承担设计荷载的结构体系过程。该类结构体系的安全控制有别于常规结构体系,它需要对结构的设计状态即最终使用状态进行控制,同时应研究预应力张拉施工过程中结构的力学性能,并对结构几何成形过程中的安全性进行控制。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,应用分步一次加载法和单元生死法两种不同的计算方法对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程模拟计算,分析了在预应力施工过程中结构位移、环索内力和径向拉杆内力变化规律,确认了张拉施工过程的安全性;得出分步一次加载法时结构力学响应大于单元生死法时结构力学响应的结论;证明弦支穹顶整体结构设计采用分步一次加载法是偏安全的。     

弦支网架预应力张拉施工模拟分析

作为一种新型弦支结构体系,弦支网架由上部刚性网架和下部柔性索通过支杆相连而成。通过预应力张拉可将拉索预应力引入弦支网架中,从而改善结构受力性能,因此预应力张拉施工至关重要。以天津北塘文体中心弦支网架为研究对象,使用ANSYS有限元软件,采用单元生死技术和多时间步连续分析方法对弦支网架预应力张拉施工过程进行模拟,确定了施工过程中各拉索的张拉控制值,并分析了在施工过程中拉索内力、结构位移和杆件应力的变化规律,为该工程预应力张拉施工提供了依据。可为其它弦支网架工程的预应力张拉施工模拟提供参考。     

重庆市渝北体育馆弦支穹顶结构预应力施工技术研究

渝北体育馆屋盖的结构形式采用弦支穹顶结构,平面形状近似为倒圆角的三角形平面,结构形式新颖,预应力施工难度大.本文详细介绍了该工程的预应力施工技术方案,重点分析了五个方面的关键技术:钢索下料及撑杆偏移确定的方法、施工仿真计算分析、拉索布置及安装、拉索张拉以及施工监测.本工程采用张拉径向拉杆施加预应力,张拉过程中采取分级对称张拉的方法.对施工过程进行了详细的仿真计算分析,并根据实际得到的结构竖向位移、部分钢结构应力监测结果,进一步证明了张拉方案的合理性.本文所提出的预应力施工技术为类似的弦支穹顶结构预应力施工提供借鉴.     

考虑施工因素影响的大跨度弦支穹顶结构性能研究

为准确把握多种施工因素对大跨度弦支穹顶结构静力性能的影响,以济南奥体中心体育馆为例,基于有限元数值分析方法,建立了122m的大跨度弦支穹顶结构模型,计算分析了预应力拉索施工阶段支座的约束状态和预应力拉索施工全过程对大跨度弦支穹顶静力性能的影响以及上层网壳施工安装偏差和施工环境温度对其稳定性能的影响。分析结果表明,上述四类施工因素对该大跨度弦支穹顶结构的静力性能有不同程度的影响,因此,在大跨度弦支穹顶的结构设计与施工过程中,应综合考虑各类施工因素的影响以确保结构在各阶段的可靠度。     

弦支穹顶结构施工模拟研究

弦支穹顶是由上部单层网壳和下部张拉索杆体系组合而成的一种新型杂交空间结构,具有非常广阔的应用前景。在介绍弦支穹顶结构施工分析研究现状的同时,指出施工全过程分析中的关键问题是结构模型的几何确定和施加预应力的控制,并对模型试验进行研究,根据张拉单元、同时张拉点数、预应力施加水平等具体情况提出了2种张拉方案,并对理论值和实测值进行了对比。此研究可为弦支穹顶工程的施工提供参考。     

弦支穹顶预应力施工过程仿真分析

以北京奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,通过对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程仿真计算,检验了施工过程中的结构安全性,分析了在预应力施工过程中结构形状变化特点、内力和节点位移变化规律,同时提出了预应力施工控制参数。     

弦支穹顶结构研究进展与工程实践

弦支穹顶结构是基于张拉整体概念并综合了单层网壳和索穹顶结构的优点后发展起来的一种预应力大跨度网格结构体系。本文在分析弦支穹顶提出的背景和力学原理的基础上,论述了国内外对弦支穹顶结构形态分析、优化设计、静动力性能、施工控制理论及其试验研究等方面的研究进展,总结了弦支穹顶相关的研究内容和研究结论。结合国内外近20项实际工程的应用,对弦支穹顶的跨度、上部网壳结构形式、下部张拉整体部分的布置、预应力施加方式、撑杆上节点和撑杆下节点等结构特性进行了分析总结,针对目前常用的预应力设计方法、节点构造、预应力张拉方案,提出了供工程应用参考的建议。指出了温度效应研究、考虑索撑节点滑移摩擦的动力反应分析、索力的测试及其补偿技术、超大跨度弦支穹顶设计理论等5项亟待解决的弦支穹顶关键课题。     

常州体育馆大跨度椭球形弦支穹顶预应力拉索施工

结合常州体育馆大跨度椭球形弦支穹顶的预应力拉索施工全过程,基于有限元软件ANSYS,介绍了预应力拉索正式施工前所需的主要分析内容,并对该结构进行了精确的理论分析计算,最终使得结合可滑动索夹的环向索张拉法在该过程能够成功实施.同时根据现场施工情况,阐述了该类大跨度椭球形弦支穹顶的施工控制要点及拉索应力和结构变形监测.监测结果显示本张拉方法切实可行,能够在结构中建立有效预应力.     

六奉公路大治河桥系杆临时索组合牵引施工技术

大治河桥为主跨120m的下承式钢管混凝土拱桥,其桥拱安装采用"先拱后梁"的施工工艺,通过安装系杆临时索来平衡主拱安装完成后逐步加载所产生的水平推力。通过该桥系杆临时索的安装及初张拉施工实例,讲述利用组合牵引施工技术,进行系杆临时索的安装和初张拉的施工工艺及其技术要点。采用组合牵引技术进行系杆临时索的施工,在保证质量和安全的同时降低了成本。     

中关村软件园光盘结构钢索张拉施工模拟分析

中关村软件园光盘结构属车辐式双层索系,其中含径向索、斜拉索和缆风索共288根。首先进行了考虑几何非线性和初始缺陷的整体稳定计算,进而从稳定计算角度介绍了各类钢索张拉施工顺序的确定过程。整个张拉步骤共分为163步,介绍了钢索张拉的具体步骤,分步进行张拉施工模拟验算的具体方法及采用的工装设备。钢索张拉顺利完成,最终误差控制在5%以内,证明了施工模拟分析的正确性。     

北京机场南线收费站索膜体系预张力的实现

北京机场南线收费站工程施工的重点及难点是钢索体系的安装以及体系预张力的形成。按照安装顺序,对吊索安装、下拉索张拉、边环索张拉、谷索张拉4个状态进行了精确的施工模拟验算,作为张拉设备选择、测量监控和应力监测的依据,实际施工过程完全验证了施工模拟计算的准确性。整个索膜体系安装共分11个步骤,有条不紊地将如此复杂的大跨度柔性空间结构体系准确施加上预应力设计值,总结了其中值得参考的施工经验。     

拉索预应力巨型网格结构体系

阐述了拉索预应力巨型网格结构体系发展与研究的必然性和必要性;介绍了针对这一体系提出的各种结构形式中拉索预应力的布置原则、受力机理及具体形式;回顾了拉索预应力巨型网格结构体系的研究现状,包括静力及稳定性能、预应力索张力计算及其优化、张拉全过程分析、结构动力特性等。总结了该结构体系中各参数的合理取值,得到了较优的预应力大小及预应力分布比例,提出了针对静力性能的三级优化方法及预应力索张拉施工过程中索力的计算方法,得到了布索后结构的动力特性变化规律。最后对拉索预应力巨型网格结构体系研究的关键问题及发展方向进行了展望。     

非对称独塔斜拉桥施工监控斜拉索张拉方案研究

由于斜拉桥结构较为复杂,为了使桥梁实际施工状态接近于理想状态,桥梁在施工建设过程中必须进行严格的监测与控制。本文以浙江省金华市金婺大桥为研究背景,该桥为非对称独塔斜拉桥,桥塔两侧主梁跨径及材料不同,在斜拉索张拉过程中,主梁空间效应显著且易产生不平衡力矩。对斜拉索张拉方案开展研究。研究结果显示,相比于斜拉索一次张拉方案,采用二次张拉方案时,桥梁的应力状态、索力等指标较好,满足施工监控要求。     

压力分散型预应力锚索张拉施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于单元间长度不同，在相同张拉力条件下各单元的应力状态存在差异，另外受挤压区岩体变形（锚头位移）和张拉设备等因素的影响，相对于拉力型锚索各锚索单元也易产生应力差异，当差异较大时，易造成个别单元应力超限或破坏，影响锚固效率和加固体安全。因此，施工中结合边坡岩体特性和张拉设备条件探讨科学的张拉工艺是压力分散型预应力锚索施工中的重要环节。文章以山东省某高速公路压力分散型锚索张拉施工为实例，通过对压力分散型锚索几种张拉方法的单元受力状态分析和同—三高速公路山东青岛段K14＋600-950边坡工程检验成果，提出了压力分散型锚索先差异荷张拉后超荷载张拉的两序张拉工艺方法。为类似工程提供一定借鉴经验。     

宝安体育场车辐式屋盖结构施工误差敏感性试验及误差限值控制方法研究

采用定尺定长设计与张拉技术进行施工时,确定拉索以及其他刚性构件的施工误差限值对工程建设和验收非常重要,但目前缺乏相应的统一标准。为此进行了宝安体育场屋盖结构施工误差敏感性试验,模拟了车辐式结构径向索、环索、飞柱的长度以及环梁位形的施工误差。研究结果表明：径向索、飞柱长度以及环梁径向位形误差对本榀索桁架预应力的影响约为相邻索桁架的2~3倍,对距离3榀以上的索桁架影响较小,将这3类构件定义为局部敏感性构件;环索误差对各处径向索预应力的影响较接近,定义环索为全局敏感性构件。在此基础上结合一次二阶矩可靠度指标,提出车辐式结构施工误差限值的控制方法。该方法首先将预应力变化量表达为施工误差值随机变量的线性函数,依据构件的敏感性分类确定线性函数的项数;然后由预应力变化量得到临界状态方程和一次二阶矩可靠度指标;最后由可靠度指标需要满足的范围得出每个施工误差值应满足的统计学限值。该方法得到的施工误差限值可以用于指导宝安体育场车辐式屋盖结构的施工和验收。     

泗阳体育场预应力钢结构施工技术

体育场位于江苏省泗阳县内,屋盖采用预应力斜拉结构。通过Midas/Gen软件分析得到设计张拉索力,并对施工过程进行仿真计算分析。介绍钢结构安装、预应力拉索安装及张拉等施工过程。根据工程特点,提出采用同一根柱子上前、后拉索同时张拉的施工方法,并对张拉过程中拉索索力、结构竖向变形等进行施工监测,结合施工仿真计算结果,提出监测结果的合理性和正确性,为钢结构和预应力施工方法提供依据。     

斜拉桥结构中拉索的施工技术

斜拉桥是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁组合起来的一种结构体系,其中索的施工尤为复杂。对斜拉桥中拉索的牵引和张拉、拉索施工关键技术、张拉工装设计以及张拉索力确定等方面进行分析和研究,特别提出以初始应变为不变值的张拉过程模拟方法,可直接得到各根索的张拉力。该方法不仅能使得到的张拉力准确可靠,而且使得张拉过程时间缩短,可节省脚手架等施工成本。     

索穹顶无支架提升牵引施工技术及全过程分析

索穹顶施工是将索杆系经由无应力组装状态、低应力松垂状态向高应力成型状态转变的过程。基于索穹顶无支架提升牵引施工方法,在地面组装内拉环和脊索网,随后续提升牵引在低空组装其它索杆系;以外压环为支座利用工装索交替提升内拉环和牵引外脊索,直至外脊索与外压环连接就位,对外斜索同步张拉结构成型。该方法高空作业少、张拉效率高。基于非线性动力有限元的索杆系静力平衡态找形分析方法,建立整体运动方程,通过一级动力平衡迭代和二级模型更新迭代,由初始静力不平衡态,经由动力平衡态收敛于静力平衡态,并通过总动能峰值及时间驻点确定、时间步长自动调整和静力平衡态检验等,保证分析结果的稳定和高效。结合索穹顶实际工程进行了提升牵引和张拉全过程分析及扰动稳定分析,研究结果表明：索杆系位形经历了分别与提升牵引、牵引张拉初期和张拉后期对应的悬垂、调整和刚化3个阶段;脊索网呈“ω”形是保证索杆系低应力悬垂位形稳定的重要条件之一;位形调整阶段存在“拐点”,拐点的位形稳定性在全施工过程中最弱,在高矢跨比索穹顶中应特别关注。