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。     

千斤顶单元法在大跨度钢屋盖拆撑过程数值模拟中的应用

大跨度钢屋盖拆撑过程分析是目前大型工程建设中常遇到的施工力学问题,其求解的难点在于千斤顶工作机理、临时支撑与主体结构脱离和接触以及临时支撑回弹现象的模拟,尚未得到有效解决.基于通用有限元软件平台,利用其模块中的只压不拉杆单元和经典梁单元的独特性质,把这两个特性不同的单元并联在一起,通过耦合单元两端相应节点的自由度和修正单元的刚度,构造一种组合型千斤顶单元.引入刚化系数α和软化系数β分别对杆单元和梁单元的轴向刚度进行修正,研究给出了α和β的取值范围,使组合千斤顶单元具有实际千斤顶的性质.建立了拆撑过程分析的千斤顶单元法,能够模拟拆撑过程中千斤顶和临时支撑的工作机理及其与主体结构之间的相互作用.算例分析表明,千斤顶单元法理论正确,应用方便,可以用于实际工程中拆撑过程的模拟,能够分析主体结构及临时支撑内力和变形的变化历程.     

温度调节法在大跨空间结构施工控制中的应用

结合卸载的工艺特点和力学特征,介绍了温度调节法的原理及在卸载工况仿真计算中的应用,并提出了基于千斤顶行程的临时支撑卸载施工控制方法.经实践应用结果表明:温度调节法能够有效解决仿真计算中模拟临时支撑与主体结构耦合变形的难题,基于千斤顶行程的控制方法,具有控制精度高、操作方便的优点,对多点非同步多级卸载有较高的卸载效率.     

某大跨网架钢结构多点同步卸载模拟

某大跨网架钢结构安装时采用满堂架支撑体系,卸载时拟采用千斤顶逐级卸载的方式进行,但由于施工现场作业时部分卸载节点无法放置千斤顶,故需确定合理的卸载顺序,以使结构在施工过程中保持整体受力稳定的需求。文章利用Midas Gen有限元分析软件,通过对大跨网架钢结构的施工过程模拟,确定卸载方案的可行性,保障施工安全。     

基于改进等效杆端位移法的卸载模拟分析

在对结构拆撑过程进行力学计算时,等效杆端位移法是目前最常用的方法之一,但等效杆端位移法也存在一些不足。为此,以支撑胎架的整体稳定性分析为基础,提出了一种基于等效杆端位移法的新的卸载模拟分析方法,称之为改进等效杆端位移法。借助有限元分析软件ANSYS,应用改进等效杆端位移法,对某实际工程的卸载过程进行了模拟分析,并与现场实测值进行了对比,验证了此方法的准确性,为胎架卸载的模拟分析提供了一种新的有效方法。     

大跨度钢屋盖卸载过程力学模拟与分析

深圳大运会主体育馆钢屋盖采用单层折面空间网格体系,空间形体复杂,结构杆件的空间定位控制精度要求高,安装难度大。为了提高这种空间结构施工成形的安装精度,采用对安装位形较易控制的施工方法——多点胎架支撑高空散装法。屋盖主体结构合拢安装完毕后进行胎架卸载,这个过程是胎架逐步退出工作,主体结构逐步承担荷载的转换过程。不同的卸载方式会对胎架及主体结构受力过程产生不同的影响,需在结构设计和施工中加以考虑。对大运会主体育馆钢屋盖建立有限元模型,采用温控千斤顶单元法进行卸载阶段的力学模拟和分析;跟踪卸载过程中结构及胎架的内力和变形的发展过程,并和实测结果进行比较,为设计和施工提供理论依据。     

洛阳天堂塔转换钢桁架临时支撑卸载有限元模拟与施工设计

洛阳市隋唐城天堂遗址保护钢塔通过大跨度转换桁架结构支撑在基础环梁上,以保护塔下中心地带天堂遗址区。采用ANSYS建立三维有限元模型模拟转换桁架卸载施工。并根据有限元模拟结果确定卸载施工工艺流程。内、外环梁临时支撑点千斤顶分别缩缸8,4mm后可完成卸载。卸载时各支撑点按2次卸载,每次卸载量为总卸载量的一半,内圈和外圈临时支撑交替卸载。卸载施工时对转换桁架关键构件部位进行了应力与沉降监测。监测结果显示,实测值与理论值间最大应力误差为3.28MPa,最大位移误差为0.82mm,误差较小,结构整体刚度较好,有限元模型模拟精度较高。     

重庆大剧院大悬挑结构卸载分析

为了解决大悬挑结构卸载过程中存在的技术难题,采用有限元分析软件ANSYS对重庆大剧院大悬挑结构卸载过程进行了数值模拟分析,根据分析结果确定了拆除临时支撑的合理顺序;采用以变形控制为主、受力控制为辅的双重控制路线,通过与实际施工中的实测值进行对比,确定采用分次、分步的方法进行施工,确保卸载过程中结构的变形和受力始终处于安全范围之内.分析结果表明:该理论模型能较好地模拟大悬挑结构的实际状态.     

上海新国际博览中心钢桁架结构的施工及临时支承拆除的卸载过程分析

上海新国际博览中心8#馆的屋盖结构由16榀跨度为72m的鱼腹式空间钢桁架组成。鱼腹式钢桁架横断面为菱形,截面结构刚度较小。在桁架的安装过程中,首先在地面上搭设满堂脚手架平台,然后在该平台上安装桁架拼装用的二级临时支承结构,在支承结构上实现桁架的高空原位拼装。根据施工方法,建立施工过程分析模型,对施工过程进行数值模拟分析,并确定拆除临时支承结构的卸载方案———通过控制临时支承的千斤顶行程,实现支承位置的逐步下降。现场测试表明,数值模拟结果与测试结果吻合较好,最大误差为21.0%,说明了施工方法的合理性及数值模拟方法的可靠性。     

大跨度钢结构屋盖拆撑过程数值模拟的千斤顶-间隙单元法

大跨度钢结构屋盖拆撑过程数值模拟的难点在于千斤顶工作机理的模拟、临时支撑与主体结构脱离及再接触的模拟、以及临时支撑的回弹现象．基于经典梁单元,构造了模拟千斤顶工作机理的只压不拉梁单元．建立了一种新的拆撑过程数值模拟方法：千斤顶-间隙单元法．该方法在千斤顶上端点与主体结构相关联节点之间设置一个两节点间隙单元,把千斤顶单元和间隙单元串连起来,通过对两个单元进行力学状态的判定及其参数的改变来模拟临时支撑与主体结构的脱离和接触．计算结果表明,所编制程序可有效模拟大跨度钢结构屋盖的拆撑过程．