大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工時變特性分析與控制研究.pdf

1、超高層結(jié)構(gòu)和大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是目前大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(chǔ)建設(shè)投入的不斷加大,超高層結(jié)構(gòu)和大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)在我國得到了快速的發(fā)展。但是,在這類結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fù)雜結(jié)構(gòu)施工過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。尤其是隨著工程規(guī)模的擴大化和結(jié)構(gòu)形式

2、的復(fù)雜化,這些問題將日益突出,以至于會對結(jié)構(gòu)施工安全和精確成形造成嚴(yán)重影響。因此,通過施工時變分析方法,結(jié)合施工監(jiān)測和大型試驗對結(jié)構(gòu)施工全過程進行跟蹤研究,進而掌握結(jié)構(gòu)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(fù)雜結(jié)構(gòu)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(yù)測模型和齡期調(diào)整有效模量法結(jié)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(chǔ)上,綜合單元生死、分步加荷、分步約束等時變分析技術(shù),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(yù)應(yīng)力找態(tài)分析,提出了加速收斂張力補償法,有效改善了結(jié)構(gòu)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(gòu)形、體系和剛度時變問題,完善了大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工時變分析方法。
　　2、超高

4、層結(jié)構(gòu)施工變形累積分析與控制
　　以高度超過400m的典型超高層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǔ),提出了階段變形補償法對超高層結(jié)構(gòu)豎向變形累積進行變形預(yù)調(diào)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(jié)構(gòu)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(jié)果進行了驗證。
　　3、超高層結(jié)構(gòu)伸臂桁架安裝時序分析與優(yōu)化
　　對超高層結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵橫向聯(lián)系構(gòu)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(xì)考察了兩種常用伸臂桁架對結(jié)構(gòu)側(cè)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(nèi)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(yīng)力之間的關(guān)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(zhǔn)確性。
　　4、橢

6、圓平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)張拉全過程分析與控制
　　對弦支穹頂結(jié)構(gòu)的張拉方法進行了對比分析,總結(jié)了各種張拉方法的特點,并利用結(jié)構(gòu)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(shè)備數(shù)量和施工成本;對大型橢圓平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)進行張拉成形分析,給出了包括張拉設(shè)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(jié)構(gòu)的張拉成形;對橢圓平面弦支穹頂結(jié)構(gòu)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