预应力空间结构施工控制张力的逆向计算法

逆向计算法能计算预应力空间结构中索的施工张力控制值,当采用分组分批张拉施工方法时,每批索只要一次张拉到计算所得的施工控制张力值即可,当最后一批索张拉完毕,所有组索的实际内力将达到它们各自的张力设计值。     

预应力索分批张拉过程中张力的仿真分析

工程施工中常采用分批张拉方法把索钢组合结构中许多拉索分别张拉到各自的设计张力值 ,针对分批张拉施工技术 ,本文提出的计算方法不仅能求解初始张力为零状态下索的施工控制张力值 ,而且还能求解初始张力不为零状态下索的施工控制张力值 ,利用计算结果可使每根索张拉一次即可 ,而无需反复调整张力。工程算例表明 ,这种计算方法还能应用于预应力施工方案的优化设计     

劲柔索张拉穹顶结构施工仿真分析

阐述了鞍山体育中心训练馆工程采用我国自主知识产权的劲柔索张拉穹顶结构施工方案,以及施工全过程张拉控制值的确定。实践表明,预应力的逐步施加是工程能否顺利实现的关键,针对这个问题,文中运用作者提出的适于该种结构形式的“改进的倒退分析方法”进行模拟施工全过程的力学跟踪分析,其计算结果不仅包括结构施工完毕的结构内力和节点位移,而且包括施工过程中在任意时刻所有构件的内力和节点变化,以便得到施工各阶段柔索施工张拉控制值,使结构达到最终理想成形状态。     

预应力正放四角锥组合网架结构试验研究

预应力组合网架是一种基于组合网架和预应力技术发展起来的由钢和钢筋混凝土组合而成的空间结构,它可以充分发挥钢材抗拉,混凝土抗压的特点。当采用分批张拉时,后批索张拉必然会造成前面所有批索实际张力发生改变。本文对一3m×3m(网格数为3×3)的试验模型的三根预应力下弦拉索,采用了三种张拉次序(依次张拉、先张拉两边索再张拉中间索和先张拉中间索后张拉两边索)进行张拉,测出了索内预应力及结构内力的变化,并与基于张力松弛法的索-杆-梁-板系有限元法分析结果进行对比,结果表明,采用张力松弛法可以考虑不同张拉次序对索内预应力的影响。     

张弦梁结构无柱雨棚张拉施工有限元模拟分析

本文分析了张弦梁结构无柱雨棚张拉施工的三种有限元模拟算法,并结合算例采用初应变法模拟预应力张拉过程,计算结果确定了预应力张拉控制值,指出了张拉阶段刚性构件的内力明显不同于使用阶段,为施工过程提供了指导。     

组合网架结构预应力施工模拟分析与监测

对济南体校2号馆预应力组合网架进行了索张拉过程的施工模拟分析,并计算了张拉阶段的索张力控制值。采用振弦式应变传感器、电阻应变片、全站仪等测量仪器对预应力张拉过程中的索力、杆件应力及挠度进行了实时监测。试验表明施工监测数据和理论计算结果吻合较好。楼板全现浇预应力组合网架施工方法合理,结构具有良好的整体工作性能。     

位移补偿计算法在结构索力调整中的应用

预应力结构在使用过程中由于索松弛等原因导致结构处于误差状态,影响结构的正常使用。本文提出的位移补偿计算法可对结构的误差状态进行调整计算,对于结构存在力误差及几何误差两类误差状态,计算得到索张力调整控制值,实际施工中依照此值对索进行分批张拉即可完成结构索力的施工调整。分析结果表明,采用本计算方法,可使处于力误差状态的结构调整到设计状态,可使处于较小几何误差状态的结构调整后结构构件内力和节点位置满足施工精度要求。     

索穹顶张拉过程中环索滑移分析的驱动索单元法

索穹顶结构在张拉过程中一般采用分批分级张拉斜索的方式.由于索穹顶结构的环索通常采用连续布置方式,当相邻分批张拉索的内力差作用在环索节点上的分量超过环索与索夹间的最大静止摩擦力后,会引起环索与环索夹之间的滑移.由于环索往往是索穹顶结构中预应力最大的构件,其滑移会对整体结构的内力分布和位形产生严重影响.在准确计算分析的基础上优化张拉方案,控制环索滑移对整体结构的影响是索穹顶结构能否张拉成形且满足设计要求的关键问题.本文提出基于向量式有限元的驱动索单元法进行索穹顶张拉全过程模拟,分析环索滑移对结构内力和位形变化的影响.     

大开口索承网格结构施工过程分析与现场实测研究

大开口索承网格结构是近年来提出的一种新型屋面结构形式,其预应力施工过程相当复杂。以在建的巴中体育中心项目为背景,结合实际工程探讨了大开口索承网格结构的组成要点,依据实际工程的张拉方案提出采用改进的张力补偿法得到不同张拉阶段拉索施工预应力控制值,建立了有限元分析模型,进而得到结构在不同张拉阶段的索力及节点位移。分析结果表明：拉索索力模拟值与设计值吻合较好,斜撑安装完成后,环向索最大索力及最小索力相同。同时对施工张拉过程进行现场监测,模拟值与实测值基本吻合。研究结果表明,采用改进的张力补偿法可以有效模拟不同张拉阶段拉索施工预应力控制值,对索承网格结构预应力张拉施工有较好的参考价值。     

某体育中心活动屋盖的拉杆张拉与监测

金山区朱泾体育中心活动屋盖钢结构拉杆张拉工程,在拉杆分批张拉过程中,采用顺序分析法避免复杂的拉杆内力相互影响分析,并快速准确地模拟分批张拉的施工过程,得到各加载步时张拉杆的张拉控制力,作为施工依据。施工时采用临时索对结构张拉预变形后安装钢拉杆。预应力施工的监测结果与理论分析结果符合较好,表明结构在预应力施工过程中是安全的,临时索的做法是可行的,验证了理论分析的准确性。     

某异型系杆拱桥吊杆张拉控制分析

刚性拱柔性系杆组成的系杆拱桥可通过张拉吊杆调整主梁成桥线形,本文以某异型拱桥主梁在恒载作用下的竖向位移为零为控制目标,利用影响矩阵法计算各吊杆同时张拉时的张拉力,计算结果符合该异型系杆拱桥的结构体系规律。考虑到实际施工中各吊杆必须分批次张拉,先期和后期张拉的吊杆会相互影响,导致不同张拉顺序各吊杆的张拉力也不同,本文利用倒装法按照四种不同的张拉方案计算各吊杆实际施工过程中需要的张拉力,以使吊杆全部张拉完成后满足设计成桥状态。最后,通过比较分析得出该异型系杆拱桥最为合理的张拉方案。     

基坑锚索预应力损失规律及分步张拉控制措施研究

针对基坑工程中锚索预应力损失的特殊性,采用现场试验的方法,对分级张拉直至破坏过程中锚索锚固体上剪应力的分布特征以及不同张拉荷载、循环加卸载下锚索预应力的损失规律进行了分析;结合工程实例建立数值模型,分析了锚索预应力在基坑分步开挖过程中的变化规律,并对一次张拉和分步张拉两种方案下支护桩的位移和弯矩变化进行了对比分析。结果表明:锚索锚固体前端的脱黏滑移是锚索初期张拉锁定损失的重要原因,张拉荷载越小、循环张拉次数越多,锚索的初期损失率越低;对于多排锚索支护桩,上排锚索预应力会因下排锚索施加而减小,而在整个开挖过程中,锚索预应力呈现波动增大的趋势;通过采取分步张拉控制措施,锚索预应力的张拉锁定及开挖损失均得以明显改善,支护桩在开挖过程中的受力和变形更趋合理,该控制措施可为类似基坑工程的施工提供借鉴。     

索穹顶结构整体张拉成形模型试验研究

索穹顶结构既可以通过对所有拉索施加预应力完成对结构预应力的施加,也可以通过对部分拉索施加预应力,其他拉索被动受力达到整个结构被赋予预应力,根据索穹顶结构预应力施加的不同方法,探讨索穹顶结构预应力成形过程。采用不同的预应力施加方法对结构进行全过程仿真分析,表明结构的最终内力和位形与预应力施加方法无关。结合内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶实际工程,制作了1∶4的试验模型,按照地面组装、分步提升、整体张拉的思路,采用ANSYS数值模拟对成形过程进行了全过程仿真分析,对索穹顶张拉成形方法进行验证。通过在模型试验过程中合理布置拉力传感器对结构从拼装到成形的全过程进行内力跟踪监测,监测结果与仿真分析结果吻合较好,从试验模型的内力变化曲线可找到内脊索开始受力即为结构由机构转变为结构的转折点。     

2008奥运会羽毛球馆索撑节点预应力损失分析研究

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式施加预应力,环索与撑杆相连的索撑节点的设计、构造与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。本文分析了索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行了研究。利用ANSYS对环索和索撑节点进行了带摩擦的非线性接触有限元分析,并通过实际施工监测数据反算了预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行了对比,并分析了预应力损失值偏大的原因。对张拉环索的弦支穹顶索撑节点提出如下建议:索撑铸钢节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;索撑节点构造应进行改进,减小环索张拉时的预应力损失;在加强加工制作精度和施工质量控制的情况下,建议索撑节点预应力损失设计取值为5%~6%左右。     

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。     

后张预应力混凝土结构的次轴力

次轴力和次弯矩一样，是预应力次内力的一项，预应力构件中的次轴力一般体现为拉力，无论从抗裂还是从抗弯的角度看，次轴力是一种不利的内力，在设计时对它的忽略，将会产生工程隐患，本文对次轴力产生的原理和分布特点，考虑次轴力的应力验算和抗弯设计方法，以及减小次轴力的措施进行了讨论。     

索桁架固定千斤顶斜向牵引整体提升的无支架施工技术及全过程分析

索桁架固定千斤顶斜向牵引整体提升的无支架施工方法,利用固定在上弦锚固节点处的提升千斤顶,通过斜向牵引上弦索来整体提升在地面低空组装的索杆系,最后通过张拉下弦索使结构成型。该方法高空作业少,节省搭设支架的费用和工期,实现工装轻型化,提高施工效率。乐清体育场挑篷为月牙形非封闭索桁架结构,采用该方法施工,并采用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,进行结构自质量初始态、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：结构自质量对弦索索力影响较大,可增大上弦索力和减小下弦索力,但对环索索力影响小;在提升牵引阶段位形变化大,上弦索和环索构成主承力构件,下弦索处于松垂悬挂状态;在下弦索张拉阶段,弦索和环索的索力逐渐增加,结构刚化成型;最外侧上、下弦钢拉杆在施工过程中内力变化剧烈,应验算其承载力;上、下弦交叉的索桁架,压杆容易出现平面外过大位移甚至翻转,此在牵引提升起始时最为不利,可在压杆顶部设置稳定工装索,保证位形几何稳定。