大型復雜結構施工時變特性分析與控制研究.pdf

1、超高層結構和大跨度預應力鋼結構是目前大型復雜結構發(fā)展的兩大熱點方向,尤其是隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,基礎建設投入的不斷加大,超高層結構和大跨度預應力鋼結構在我國得到了快速的發(fā)展。但是,在這類結構快速發(fā)展的同時,出現(xiàn)了一系列新的施工問題。如超高層結構中的變形累積問題、伸臂桁架合理施工安裝時序問題、橢圓平面弦支穹項結構張拉成形控制問題以及索夾滑移控制問題等,都是目前大型復雜結構施工過程中亟待解決的關鍵問題。尤其是隨著工程規(guī)模的擴大化和結構形式

2、的復雜化,這些問題將日益突出,以至于會對結構施工安全和精確成形造成嚴重影響。因此,通過施工時變分析方法,結合施工監(jiān)測和大型試驗對結構施工全過程進行跟蹤研究,進而掌握結構施工時變特性,提出合理施工方案和施工控制措施,對推動兩類大型復雜結構的健康、迅速發(fā)展具有重要意義?；诖?本文開展了如下研究工作:
　　1、施工時變分析方法研究
　　采用CEP-FIB90混凝土收縮徐變預測模型和齡期調整有效模量法結合,實現(xiàn)了施工過程中混凝土收

3、縮徐變的模擬。在此基礎上,綜合單元生死、分步加荷、分步約束等時變分析技術,建立了可以考慮混凝土收縮徐變的施工全過程分析方法。將Steffensen如速收斂法引入預應力找態(tài)分析,提出了加速收斂張力補償法,有效改善了結構找態(tài)分析的效率和收斂性能;并基于滑移力分配的思想,建立了可以考慮摩擦力影響的連續(xù)索滑移模擬方法,解決了時變分析中由于索節(jié)點滑移所引起的幾何構形、體系和剛度時變問題,完善了大跨度預應力結構施工時變分析方法。
　　2、超高

4、層結構施工變形累積分析與控制
　　以高度超過400m的典型超高層結構為例,采用施工全過程模擬的方法對其豎向變形累積問題進行分析,掌握了超高層結構傳統(tǒng)施工模式下的豎向變形累積規(guī)律,并獲得了施工找平、混凝土收縮徐變、核心筒先行施工層數(shù)等工程措施和時變因素對變形累積的影響規(guī)律;以此為基礎,提出了階段變形補償法對超高層結構豎向變形累積進行變形預調控制;最后建立了超高層大型施工監(jiān)測系統(tǒng),對典型超高層結構工程實例進行了完整的施工全過程監(jiān)測,并

5、對理論分析結果進行了驗證。
　　3、超高層結構伸臂桁架安裝時序分析與優(yōu)化
　　對超高層結構中關鍵橫向聯(lián)系構件一伸臂桁架的合理安裝時序問題進行了優(yōu)化分析,詳細考察了兩種常用伸臂桁架對結構側向剛度的影響,分析了不同安裝時序下,由豎向變形差異引起的伸臂桁架附加內力發(fā)展規(guī)律,并給出了伸臂桁架連接時刻與最大附加應力之間的關系曲線。進而給出了伸臂桁架合理安裝時序的確定方法,并通過施工全過程監(jiān)測,驗證了理論分析的準確性。
　　4、橢

6、圓平面弦支穹頂結構張拉全過程分析與控制
　　對弦支穹頂結構的張拉方法進行了對比分析,總結了各種張拉方法的特點,并利用結構對稱性,提出間隔對稱張拉徑向索的施工方案,有效地節(jié)省了張拉設備數(shù)量和施工成本;對大型橢圓平面弦支穹頂結構進行張拉成形分析,給出了包括張拉設備選取、合理拆撐卸載時刻選取等工程施工控制建議,并成功用于大連體育館橢圓平面弦支穹項結構的張拉成形;對橢圓平面弦支穹頂結構施工過程中的索夾滑移問題進行研究,提出了3種實用的索夾