广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载模拟分析及监控

大跨度钢屋盖施工过程中受力情况与成型后是不同的,须考虑施工过程中结构体系的变化;结合广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载工程的施工特点,给出其支撑卸载的总体方案,应用ANSYS有限元分析其卸栽过程。确定卸栽过程中应力和变形的变化范围,并与实测数据对比分析,积累的经验和数据可为类似结构的卸载提供借鉴．     

装配式波纹钢综合管廊施工回填过程受力特性试验研究

装配式波纹钢综合管廊（Prefabricated Corrugated Steel Utility Tunnel,PCSUT）是一种新型管廊结构,为明确其施工回填过程结构受力特性,以河北省衡水市武邑县某多舱装配式波纹钢综合管廊工程为依托,选取了3个监测断面对回填过程中管廊综合舱及燃气舱的位移、应变、舱外土压力进行现场监测试验.结果表明：回填到综合舱拱顶时综合舱竖向位移及水平向位移相对较大,此时结构处于相对不利状态,回填到拱顶之后综合舱位移开始恢复;燃气舱由于其截面形状的特殊性,整体竖向位移值接近,水平向最大位移发生在拱腰位置;舱体应力可分解为弯矩引起的弯曲应力和轴力引起的轴向应力,设计计算过程须考虑弯矩和轴力的组合效应;管廊回填过程土-结相互作用明显,回填结束时舱外土压力沿拱轴线并非完全一致,其大小分布与主体结构相对于回填土体的位移状态有关.研究成果可全方面解释装配式波纹钢综合管廊施工回填过程受力特性,为后续研究、设计、施工提供案例支撑.     

大跨度钢屋盖卸载方案及现场监测

以西宁体育场屋盖卸载为例,在卸载过程中对其应力进行实时在线监控.监控结果表明,钢结构屋盖支撑卸载后,其主要内力杆件相对于其卸载之前的应力变化不大,且所有杆件的应力随卸载过程的进行变化都比较平缓,其监测的应力-应变在结构设计的范围之内;卸载后体育场内环各测点均较卸载前产生向下的竖向位移,而体育场外环各测点均较卸载前产生向上的竖向位移,同时短轴方向的位移大于长轴方向的位移,但是位移量都比较小;卸载完成后,测点的竖向高程均在设计范围之内.     

某超高层框架-核心筒结构时变效应分析与实测

建立某巨型支撑外框架-核心筒超高层结构的空间有限元模型,基于CEB-FIP(1990)模型计算混凝土收缩徐变效应,按实际工况考虑施工分层加载的影响,分析该结构在实际荷载作用下的竖向位移效应,并将计算结果与现场实测数据进行了对比分析.结果表明:收缩徐变效应对该结构的竖向变形影响较大,框架柱与核心筒的时变性能差异将产生较大的层间位移差;考虑收缩徐变的施工过程分析可以较准确地模拟超高层框架-核心筒结构的竖向位移状况.     

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。     

重力作用下上海中心幕墙支撑结构与主结构协同分析

上海中心大厦外幕墙系统采用了分区悬挂的柔性幕墙支撑结构体系,各区段幕墙支撑结构顶部及底部均支承于弹性的主体结构边界(设备层/休闲层)上.各区幕墙系统悬挂重量重,以及由设备层/休闲层的竖向支承刚度柔且分布不均匀导致的设备层/休闲层的竖向变形大且分布不均,都将给支撑结构系统安全带来不利影响.通过将幕墙支撑结构与主体结构进行整体建模,对重力荷载作用下幕墙支撑结构与主体结构的协同工作特性,即幕墙支撑结构不均匀竖向变形特性,及其对幕墙板块安全、支撑结构受力的影响进行了详细的分析.并依据分析结果对设备层刚度、幕墙结构与主体结构的连接构造进行了优化调整,以改善幕墙系统变形与受力,确保幕墙系统的使用安全.     

浅埋偏压对连拱隧道施工力学效应的影响及处治措施

浅埋偏压赋存条件是诱发连拱隧道大变形灾害的重要因素.以某浅埋偏压公路连拱隧道工程为背景,借助数值模拟方法对比研究不同开挖方案条件下偏压连拱隧道围岩、支护结构及曲中墙力学行为变化规律,并结合现场实测数据分析偏压洞口失稳灾害原因及处治措施.研究结果表明,围岩水平位移和竖向位移呈非对称分布,施工阶段埋深较大侧围岩变形受偏压荷载作用影响更为显著;不同开挖方案条件下中墙水平应力分布差异不明显,而竖向应力分布差异较大,中墙墙脚(拱脚)位置出现水平压应力集中现象;方案Ⅱ条件下隧道初期支护拱顶水平和竖向位移均约为方案I的1.40倍以上,且方案Ⅱ更易引起埋深较大侧隧道中墙墙体因遭受附加偏压荷载作用而发生压裂破坏;针对浅埋偏压洞口大变形诱发原因,给出相应的防治措施,加固处治效果显著.研究成果可为浅埋偏压隧道施工变形控制和灾害防治提供科学参考.     

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.     

超大类矩形断面复合顶管施工力学性能研究

依托上海轨道交通14号线静安寺站工程，介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案，重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能，以此来研究大埋深软土地层中新型超大断面顶管的施工力学特性．结果表明：对于顶管中的任一管节，钢板与纵向肋板的应力在该管节顶进初期与全钢管顶推完成时出现较大波动，而中间段基本稳定在某一数值，且钢板轴向受力相比环向受力对管节纠偏更敏感；同一顶管不同管节在施工过程中的应力和位移分布一致：应力分布较为均匀，峰值应力位于顶推面拐角附近；变形趋势为竖向内凹、横向小幅外凸，峰值形变位于竖向跨中；管节峰值应力随顶管推进逐步增大，但均未超过弹性极限，峰值形变保持稳定；钢板的环向应力由水土压力控制，应力分布为上部受拉、左右受压，轴向应力由顶推力控制，其中竖直方向上的轴向应力也受管节竖向偏转和外壁环向荷载的影响；纵向肋板的轴向应力在水平方向上由顶推力控制，在竖直方向上由外壁环向荷载控制；后续施工过程中，顶管受力相对稳定．影响范围方面：注浆加固对钢板和纵向肋板的受力均有较大影响；管节环向焊接主要对钢板的环向与轴向受力有较大影响；...     

上海中心大厦巨型悬挂式幕墙系统结构设计与思考

上海中心大厦外幕墙系统采用了分区悬挂的巨型柔性悬挂式幕墙支撑结构体系.该体系远离主体结构、几何造型扭曲、分区悬挂重量大、悬挂高度高、竖向支承刚度柔且不均匀,整个幕墙结构体系构成及传力较为特殊导致其与主体结构协同工作复杂,给结构设计带来许多前所未有的技术挑战.从方案到施工图设计过程,无论是结构体系还是节点构造均经历了多轮的反复论证分析与优化.尤其是采用整体模型协同分析,对水平和竖向荷载下幕墙支撑结构与主体结构协同工作性能、竖向地震反应、以及施工过程中幕墙支撑结构的受力特性等问题进行了深入地分析和研究.确保了工程建设的顺利实施,实际安装施工也验证了该结构设计的可靠性.上海中心幕墙支撑结构设计经历了艰辛的设计历程,其相关设计方法和成果是对现有高层建筑幕墙结构设计理念和方法的丰富和完善,同时也引发了对高层建筑复杂幕墙系统结构设计的新的思考.     

风和地震下上海中心幕墙支撑结构与主结构协同分析

通过将幕墙支撑结构与主体结构整体建模,对风荷载及水平地震作用下幕墙支撑结构与主体结构相对竖向变形特性及其对支撑结构受力影响以及竖向地震作用下支撑结构竖向不均匀变形、内力及加速度反应及其对设计的影响进行了详细分析与研究,研究结果表明,在水平荷载作用下,主体结构与环梁竖向相对变形引起径向支撑的附加弯矩,通过设置滑动构造可减小弯矩保证支撑受力安全;在竖向地震作用下,幕墙系统将产生较大的不均匀变形对板块产生不利影响、吊杆产生较大附加轴力、环梁竖向加速度反应显著,设计时应对以上不利因素进行评估以保证幕墙系统在地震作用下的安全.     

基于位移与内应力监测的钢桥拱肋受力变形

以公路桥梁施工监控技术指南为依据,通过实时监测拱肋各施工阶段下的位移与内应力,研究钢桥拱肋的受力变形规律.结果表明:在不同工况下,钢桥拱肋L/4,3L/4处的竖向位移变化区间为0.30～13.50 mm,L/2处竖向位移变化区间为0.25～11.40 mm,位移方向为竖向向下;在各工况下钢桥拱肋两端拱脚内应力变化范围为6.79～26.53 MPa,L/4,3L/4处内应力变化范围为1.60～27.93 MPa,L/2处内应力变化范围为0.21～11.49 MPa,内应力变化为压应力;全跨拱肋对称位置的受力变形变化趋势保持一致,且在工况2时,吊杆张拉后拱肋整体产生最大位移变化与内应力变化,因此该施工阶段应作为受力变形重点监控工况.研究得出了钢桥拱肋在各工况下不同位置的受力变形规律,其研究成果可为钢桥拱肋的施工与监控提供科学的理论支撑与技术指导.     

盾构竖井垂直顶升施工阶段隧道变形分析

针对盾构内垂直顶升诱发的隧道结构变形问题,借助精细的数值计算,探讨盾构竖井垂直顶升阶段衬砌结构和接头变形响应特征,并通过理论计算验证数值模型具备一定的合理性.研究表明,垂直顶升施工影响主要集中在开口环及相邻三环标准环,对隧道底部的影响大于隧道顶部,竖向变形大于横向变形;垂直顶升前期隧道整体下沉,开口环和相邻环收敛变形,顶升后期隧道整体有一定的抬升,开口环和相邻环扩张;环缝接头发生以错台为主的变形,开口环与相邻环之间的错台量最大,且在底部竖向错台最明显;垂直顶升施工引起的隧道最大竖向位移、水平位移、错台量均随顶升反力的增大而同向线性增大.     

大跨径连续刚构桥梁施工控制与仿真分析

预应力连续刚构桥结构受力和变形情况十分复杂.以某桥梁工程为例,采用Midas/Civil软件建立有限元仿真分析模型,计算桥梁各施工阶段的应力和变形情况.将施工过程中线形控制与应力控制的实测数据与理论数据进行对比分析,探讨桥梁关键部位在施工过程中的应力变化规律,以及有限元分析软件在工程建设中的应用价值.     

分部开挖法施工隧道中隔壁优化研究

针对大跨度公路隧道施工采用分部开挖法时,其临时支撑施工速度慢、加工困难等问题,以G312线清水驿至傅家窑公路隧道为依托,将弧形中隔壁替换为竖直中隔壁,采用MIDAS GTS软件分别对两种中隔壁进行对比分析,并结合现场实测数据对数值模拟结果进行验证.研究相同结构不同材料强度中隔壁对大跨度隧道施工的变形及受力影响情况.结果表明：(1)两种中隔壁支护均能满足施工稳定性要求,竖直中隔壁的竖向应力相比弧形中隔壁增大了97.16%,采用竖直中隔壁时隧道围岩和中隔壁的位移变形相比弧形中隔壁更小;(2)对比大跨度隧道施工中分别采用I18和I22b两种不同型号的竖直中隔壁,得到采用I22b钢架的中隔壁产生的最大应力能降低23.09%.     

核心筒领先层数对超高层结构竖向变形影响的分析

针对超高层建筑在施工过程中两种不同材料产生的竖向变形累计带给结构附加应力这一问题,对结构进行施工模拟是很有必要的.本文通过有限元分析软件Midas gen将结构划分为22个施工阶段,利用子结构状态叠加法对施工过程进行了精确模拟.结合本结构受力特点,在模拟过程中综合考虑了材料特性、边界条件及施工荷载等因素,分析了核心筒不同领先层数对超高层结构竖向变形、两者竖向变形差及外框架柱内力分布产生的影响.结果表明：混凝土的收缩徐变约占结构总变形的40%.因此,混凝土收缩徐变效应产生的影响不可忽略.通过模拟可知,核心筒领先不同层数会对结构竖向变形和内力产生较大影响,同时得出核心筒领先外框架6层时,两者的竖向变形差最小,其值为23.48 mm.通过施工模拟得出最佳领先层数,有效减小核心筒与外框架之间的竖向变形差,从而减小附加应力,为类似工程提供一定施工技术参考.     

大跨屋盖钢桁架应力变形监测与分析

以某工程实例为背景,对施工过程中屋盖钢桁架的应力和变形进行监测,并采用数值模拟的方法对结构在不同工况下的应力和变形特征进行分析,给出应力与变形的最不利点,为现场监测提供理论支撑。分析结果表明:屋盖钢桁架在不同工况下的最大竖向位移为33.63 mm,满足工程限值1/300的要求;施工过程中的结构最大应力为33.36 MPa,尚处于弹性阶段。对施工过程中结构的应力和变形进行持续性监测,及时发现危险因素,与分析结果进行对比,分析计算值与实测值存在差异的原因。采用现场监测和模拟分析相结合的方法能够较为准确的对结构安全稳定性进行评估,并为后续施工和后期监测方案的调整提供依据。     

高层大跨度连体结构选型及受力性态研究

对高层大跨度连体结构的连体部分进行了结构选型分析,比较了空腹式、上承式、下承式和斜拉式等四种桁架布置形式的连体竖向刚度和结构竖向规则性,研究了上述四种连体结构布置形式下的构件内力分布和楼板应力,分析结果表明斜拉式桁架具备较好的竖向刚度,结构竖向规则性较优,且构件内力和楼板应力分布较为均匀.对高层连体结构的竖向地震作用进行了研究,结果表明大跨度连接体的竖向地震响应较大,在高烈度场地必须重视其对连体受力影响.     

施工过程对上海中心幕墙支撑结构的影响分析

通过对上海中心大厦幕墙支撑结构和主体结构的施工模拟分析,研究了幕墙支撑结构的变形预调值,并对主体结构变形引起的支撑结构附加内力进行了详细分析.研究表明,采用传统逐层找平的施工方法,施工完成后环梁与设计标高仍存在较大偏差,采用吊点预抬高和吊杆长度调整的措施对环梁标高进行预调整可保证幕墙的几何形态和安全使用;巨柱区间压缩量会引起幕墙支撑结构与主体结构楼面发生数值较大且分布规律复杂的竖向位移差,需通过施工模拟方法对幕墙支撑结构与主体结构间的滑动节点在主体压缩下的滑动行程进行确定,同时巨柱压缩也会引起径向支撑较大的附加弯矩,最大附加弯矩应力比达到0.3,其对幕墙支撑结构安全的影响不容忽视.     

某体育馆多层双向不对称大悬挑钢桁架施工技术

针对某体育馆双向不对称大悬挑钢桁架的施工技术进行了探索和实践,分析了该结构施工的技术难点,主要包括悬挑跨度大、结构高度高、卸载要求严、工期要求紧.通过技术难点分析,从支撑系统设计、钢桁架吊装、应力变形监测等几方面进行了重点介绍:支撑系统采用组合式格构钢支承柱和热轧H型钢以提供临时拼装平台;制定合理的吊装顺序以保证结构安全和稳定性;卸载过程采用手动螺旋千斤顶,按分步骤多次循环、微量下降的原则进行;对整个施工过程中主要构件进行监测,以保证施工过程的安全可靠.通过对该施工技术的系统分析,得出该施工技术应用于类似结构的可行性.