大跨度钢管桁架结构卸载过程模拟分析与监测研究

以霍山县体育中心体育馆钢屋盖工程为实际背景,根据体育馆钢管桁架屋盖结构特点以及施工方案,运用有限元软件MIDAS Gen对大型钢管桁架卸载过程进行详细的模拟分析,并通过无线传感技术对卸载过程中钢管桁架关键杆件应力和关键位置位移进行了实时监测。实测变形及应力值与模拟理论值趋势吻合且比较接近,表明了施工方案的可行性和安全性,也为类似工程提供了重要的参考价值。     

空间管桁架钢结构体育馆吊装施工方案对比分析

空间管桁架钢结构施工过程中的事故时有发生，对其进行施工模拟分析有十分重要的工程意义.基于某大跨度空间管桁架钢结构体育馆项目，采用有限元软件Midas/Gen对其拟采用的3种不同施工方案进行了模拟分析，研究其在考虑“路效”和“时效”下不同吊装方案对主体钢结构受力、变形及支撑结构最大支反力的影响；同时，对考虑路径、时间效应所得模型与采用一次性加载法所得模型的计算结果进行了比较.结果表明：不同施工方案对结构构件的应力、变形影响显著；通过对比，可以得到主体钢构件最大应力、最大位移的发展趋势及最优施工方案；考虑路径效应的数值计算方法与一次性加载法得到的计算结果有所不同，前者更贴近结构实际施工状态.通过有限元法能有效提高工程项目施工过程的安全性，给实际施工提供理论依据，并为此类大跨度空间管桁架钢结构合理施工提供技术参考.     

大跨度悬挑钢结构施工模拟分析

某银行金融服务中心B区营业厅及会议中心主体结构为钢筋混凝土框架结构,南面为悬挑结构,最大悬挑长度为17 m ,采用大跨度空间钢桁架结构。该大跨度空间钢桁架结构质量大,在结构吊装过程中,结构受力状态经历突变,节点应力及变形状态复杂。为保证结构安全,文章运用Sap2000软件对该悬挑结构进行施工模拟分析,分析其内力及变形变化规律,为结构安装过程及其变形监测提供理论依据。     

深圳平安金融中心施工模拟研究

针对超高层建筑在传统模拟过程中未考虑施工过程和时变荷载效应的问题,本文以在建的中国第一高楼——深圳平安金融中心为工程背景,用Midas/Gen软件将结构分成了25个施工阶段进行了施工全过程模拟.研究了考虑收缩徐变作用下核心筒和巨柱的竖向累积变形规律及其变形差异.模拟结果表明,超高层建筑中混凝土收缩徐变引起的变形约占总变形的一半,其影响不能忽略;同时研究了结构的带状桁架、伸臂桁架、巨型斜撑和V型支撑等关键部位随施工阶段的应力变化规律.结果显示结构不同位置的杆件受力情况不同,桁架层的弦杆应力随施工阶段变化较小而腹杆应力随施工阶段变化较大,结构设计中可针对不同受力的构件设计不同截面.结构竣工后杆件所受应力均小于材料强度设计值.     

大跨度钢结构管桁架力学性能及变形控制研究

为解决大跨度钢结构因变形失稳、应力集中造成施工难度大及节点易破坏等技术难题,本文以双龙生态公园2号游客服务中心(国际山地旅游联盟总部)大跨度钢结构工程为例,采用有限元软件Midas Gen800对三角形管桁架结构的中间榀桁杆和腹杆所受轴力进行仿真计算,研究不同载荷下管桁架结构力学性能。为验证仿真结果的可靠性,采用振弦式应变计对管桁架杆件表面温度和振动频率进行测量,计算出杆件的应变和最大应力。仿真及试验结果表明,倒三角形管桁架管端部杆件所受内力与跨中所受内力差距较大,且施加载荷、固定约束和杆件表面温度对管桁架变形有较大影响,弦杆产生最大应力为-25.52 MPa,实验结果与中间榀桁杆数值模拟所受到的应力值相仿,验证了数值模拟结果的可靠性。最后,提出管桁架结构变截面设计、施工环境温度控制和多点支撑的施工方法,有效减少施工成本,提高施工质量。     

基于显微镜示踪技术的基坑土体变形规律试验研究

掌握并控制基坑土体的位移变形规律在其设计与施工中占据重要的地位,现场监测及室内模型试验是研究这一规律的重要途径.采用改制的读数坐标显微镜,跟踪监测埋设于土体中各测点在不同试验工况下的位移演化轨迹,实现了对基坑工程不同施工工况下土体变形规律的试验模拟,得出了不同阶段基坑土体位移场的演化规律及破坏形态,为基坑支护工程的设计提供了参考.     

广州会展中心屋顶张弦桁架几何变形监测

广州会展中心屋顶采用的大跨度预应力张弦桁架是一种新型结构．为了解该张弦桁架在不同施工阶段的实际变形情况,在现场利用现代大地测量仪器和技术对张弦桁架进行了几何变形监测,得到了张弦桁架在不同施工阶段的变形特性和参数．结果表明,张弦桁架的位移主要表现在Z方向,桁架中间位置的观测点变形量最大,在张拉阶段张弦桁架变形的实测值大于理论计算值．     

广州珠江城超高层大厦施工过程力学分析

以广州珠江城超高层大厦为例,结合施工过程定期对该楼23～27层外伸及带状钢结构桁架进行现场应力应变监测.同时,采用有限元软件ETABS中的顺序施工模块功能,对该楼模型进行施工过程数值模拟分析.监测结果表明：钢结构是安全的;模拟分析理论值与实测数据吻合较好,表明有限元模拟分析计算模型和方法的正确性.研究成果可作为广州珠江城大厦安全施工控制方面的一项重要评估指标,同时对同类工程具有参考价值.     

型钢混凝土桁架节点的非线性数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对某工程的大跨度型钢混凝土桁架转换层节点进行了实体非线性数值模拟,得到了按整体模型逐层顺序分析所得节点处各构件内力作用下型钢混凝土节点的应力分布和变形性能。施工阶段对节点的监控结果表明,现场实测结果与非线性条件下数值模拟分析结果吻合较好,可为此类构件的节点设计及其性能分析提供理论参考。     

偏压隧道洞口段开挖工序分析

依托大河店隧道工程,运用ANSYS有限元软件建立了三维模型,对浅埋偏压段隧道洞口环形开挖预留核心土不同开挖工序进行数值模拟,比较分析不同工况下的支护结构的应力及变形。分析得出合理开挖工序,为大河店隧道的设计、施工提供一定依据,并可供类似工程参考。     

强采动巷道断顶卸压稳定性控制机理及应用

为解决强采动条件下巷道大变形难题,以新上海一号矿1806N工作面辅运顺槽为工程背景,采用实地勘探、理论分析、数值模拟的方法分析强采动巷道变形破坏原因及围岩大变形机理,提出相应的控制对策进行现场工业性试验。研究发现：1806N工作面辅运顺槽大变形主要影响因素为岩石强度低、节理裂隙发育、完整性差、顶板富水严重、围岩遇水泥化,强采动高集中应力。基于围岩大变形断顶控制机理,形成辅运顺槽深部爆破定向预裂断顶结合补强加固的设计方案。借助数值模拟对断顶及未断顶巷道应力变化规律进行对比分析,断顶巷道端头最大垂直应力14.6 MPa,断顶后巷道端头最大垂直应力12.5 MPa,断顶后端头处垂直应力减小14%,断顶具有一定切断应力传递及减小巷道收缩的效果。开展现场工业性试验,断顶后端头顶底板位移减小37%,两帮变形减小19%,底臌发育长度减小92%,结果表明断顶可有效减少端头巷道变形以及超前底臌发育长度和高度,可为相似工程地质条件巷道建设提供参考。     

地下等截面交叉洞室扩建衬砌拆除及支护方法

为确保存在应力集中交叉口区域、衬砌老旧失效且为素砼结构的地下深埋废弃洞室改造扩建数据中心之后继续稳定服役,依托贵阳市地下某等截面交叉洞室改扩建数据中心工程,通过有限元数值模拟、现场监测的方法研究不同衬砌拆除方案、不同支护体系施工的围岩位移、应力以及主钢拱架变形受力特征。结果表明：首先开挖三角交叉区域衬砌,再以三角区为界,左右对称拆除衬砌的素砼衬砌拆除方案对围岩影响最小;Y形主拱架的整体竖向位移以及内力均为最小,但拱架整体有向右侧偏移的趋势;结合上述结论,提出了一种“三角交叉区开挖,Y形主拱架先行,左右对称拆除,随拆随支接搭拱架”的衬砌拆除+支护一体化施工控制方法;数值模拟与现场监测变形趋势一致,斜长拱架拱脚钢拱架应变、围岩压力、混凝土应变最大,但皆满足工程支护要求。可见该方法满足数据中心的服役要求。     

软岩铁路隧道支护受力及优化分析

以玉磨铁路曼么二号隧道为背景,分析软岩隧道受力特征,以及施作临时仰拱对隧道围岩压力、位移的影响,为以后的工程方案比选提供参考。通过采用数值模拟和现场监测实际数据对比分析的方法,分析了三维隧道围岩、钢拱架的真实受力状态,模拟了有无临时仰拱时隧道的围岩压力和位移变化情况;探讨在软弱围岩地质情况下,有无临时仰拱对隧道应力场和位移场的影响,得出了施作临时仰拱对控制软弱围岩隧道的变形效果比较明显。结果表明:钢拱架右侧受力明显大于左侧,玉磨铁路曼么二号隧道受力不对称,可能存在偏压现象;实测数据与模拟数值变化趋势基本相同,验证了MIDAS/GTS能够有效地模拟隧道施工过程;通过模拟对比分析,施作临时仰拱时拱顶沉降值减小了15.5%,左拱腰位移减小了69%,右拱腰位移减小了66.7%,隧道围岩压力最大值为143.4 kPa,出现在拱顶位置,最大围岩压力减小了6.5%。     

悬索桥施工过程钢桁梁应力控制分析

悬索桥施工过程中,钢桁梁线形随主缆的大位移不断变化;同时伴随着钢桁梁受力的增加和结构刚度的增加。钢桁梁杆件应力在这些因素的影响下,往往施工过程应力要比成桥状态应力大许多。同样不同的施工顺序和方法在施工过程中对钢桁梁杆件应力的影响也是不同的。通过对矮寨悬索桥钢桁梁新施工方法过程中杆件应力监控来分析钢桁梁杆件应力在施工过程中的变化规律。并和坝陵河大桥施工过程中钢桁梁杆件应力进行比较分析。为新施工方法完善和积累经验奠定基础,也为以后钢桁梁杆件的设计和施工方案的选择提供参考。     

采动应力作用煤巷泥质复合顶板稳定性分析

 为研究采动应力作用软岩煤巷泥质复合顶板稳定态势,以高家梁矿20307工作面皮带煤巷为例,通过岩体微观结构特性分析和钻孔窥视仪对煤巷松动圈探测,确定泥质顶板煤巷为应力扩容膨胀型复合地质软岩,变形破坏力学机制为复合型Ⅰ_ABⅡ_BDⅢ_DA机制,提出锚网索带注的耦合支护对策机制,利用FLAC^3D对采用耦合支护对策后泥质复合顶板稳定性进行数值分析,采用现场监测煤巷变形的方法并将两者结果作对比分析。结果表明,软岩煤巷泥质复合顶板稳定性得到有效控制,验证了应力扩容膨胀复合型破坏机理的正确性和耦合支护对策的有效性,为相似地质条件软岩煤巷支护提供参考。     

钢桁梁制造和拼装误差对桁架内力的影响分析

钢桁架作为主梁,杆件众多,无论是制造还是拼装都不可避免地会产生误差,由于钢桁梁的施工流程多且复杂,很难去消除这些误差,导致误差常常不得不被强制消除。但是采用强制拼装手段会引起结构在恒载下的次内力。通过对杆件误差产生来源和对于误差引起杆件次内力的分析计算方法做了分析。同时通过对矮寨悬索桥钢桁梁杆件的应力监控,得出实际内力和理论计算内力的差别。由此来分析推断结构由于误差产生的次内力。为以后钢桁梁杆件的设计和控制提供参考。     

高地应力软岩隧道大变形监测及支护优化

针对高地应力软岩隧道大变形问题,对中国西北地区某高速公路隧道围岩变形监测、钢拱架应力、围岩压力等项目进行现场监测,探讨不同施工阶段围岩的变形规律和受力特点,并通过数值模拟对不同钢架间距的围岩变形控制效果进行对比分析。结果表明:上台阶开挖阶段是围岩变形增长迅速的阶段,上台阶和中台阶开挖导致的围岩变形量占总变形量的70%;初期钢架主要以受压为主,上台阶及中台阶应力均大于下台阶应力,上台阶及中台阶的初期支护承担了更大的荷载,上台阶和中台阶应"快速通过,及时支护";施工时可采用"先让后抗"的方法,适当加大预留变形量以缓解初支压力,当围岩变形速率减缓时,可提前施做二衬;数值模拟表明当初期支护参数采用I22b工字钢,间距0. 75 m,加4 m长锁脚锚杆,可以经济有效地控制围岩变形。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

复杂条件下上提蹬空工作面矿压显现特征研究

为了解决蹬空对巷道围岩变形影响严重等问题,针对张集矿1410(1)工作面复杂的地质条件,采用计算机数值模拟(UEDC)系统和现场工程实践相结合的方法,对工作面推进不同距离时上覆岩层垮落形态、初次来压步距、周期来压步距、液压支架受力以及巷道围岩的变形特征进行研究。研究表明:工作面老顶初次来压步距约为32 m左右,周期来压步距约为16 m左右。工作面液压支架所需支撑的最大岩层高度约为25m。在工作面每天正常推进8m的情况下,工作面压架的危险性较小。     

大型隧道锚施工优化及其稳定性分析

针对隧道锚的施工及支护优化问题,根据坝陵河大桥西锚碇隧道锚工程地质条件、工程设计资料、施工方案以及现场试验监测资料等基础资料,进行了位移反分析;通过对隧道锚施工开挖的仿真分析,综合研究了开挖进尺、施工顺序、锚杆预应力水平等因素对隧道锚围岩开挖变形特征和塑性区分布的影响,从而提出了合理的施工开挖方案以及支护措施,并应用于实际工程施工过程中,结合监测成果评价了隧道锚围岩变形稳定性.此项研究可为同类工程提供参考.