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采用预应力基础梁的大跨度钢结构施工控制关键技术研究
作 者: 陈百会
导 师: 张伟林
学 校: 安徽建筑工业学院
专 业: 结构工程
关键词: 结构工程 大跨度钢结构 异形曲面空间网架 施工监测 施工过程模拟分析 预应力混凝土基础梁
分类号: TU758.11
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
针对采用预应力混凝土基础梁的大跨度异形曲面空间钢结构造型独特、受力复杂、跨度大且有大量空间扭曲构件的特点,基于施工方案进行施工过程分析,探讨了复杂结构施工监测的原理与方法,对钢结构的应力和变形等参数进行监测。依据有限元理论,采用ANSYS中“生死”单元技术模拟主体钢结构的施工全过程,采用MIDAS/Civil分析预应力混凝土基础梁施工过程中的预应力损失,结合施工过程的各步骤确定所需监测的关键位置,对比分析监测值与理论值,验证施工过程数值模拟方法的可行性。分析结果表明:模拟值与实测值变化趋势相同,但存在一定差异,施工顺序不对称对结构影响较大,实际工程中应当考虑“路径”和“时间”效应对结构的影响;采用规范理论计算的预应力损失最大,软件模拟值次之,实测预应力损失最小;预应力基础梁两端应力损失变化趋势相同,数值模拟中长度和张拉荷载大小对预应力基础梁内力损失有一定影响,梁越长、张拉荷载越大,内力损失相对越多,但实际工程中由于周围土体摩阻力、外界环境影响等各种不确定因素导致实测预应力损失变化规律与模拟值不符。采用有限元软件模拟结构施工过程对于实际工程具有一定指导意义。结构施工过程监测可使我们全面掌握其在施工过程中实际受力状态与原设计的符合情况,提供结构状态的实时信息,能为结构施工过程安全与稳定提供充分的技术支撑。实践证明有限元软件模拟与实际施工监测相结合是确保施工过程结构安全与稳定的有效方法,并能优化结构设计,节省材料,提高经济效益,可为以后类似结构的设计提供参考。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-10 Contents 10-11 插图清单 11-13 表格清单 13-14 第一章 绪论 14-24 1.1 研究背景及意义 14-16 1.2 施工力学、结构监测及模拟国内外研究现状 16-20 1.2.1 施工力学的发展 16-17 1.2.2 结构监测发展及现状 17-19 1.2.3 施工过程模拟发展及现状 19-20 1.3 大跨度钢结构施工监测模拟存在问题 20-21 1.4 本文主要的研究内容 21 1.5 论文章节安排 21-24 第二章 大跨复杂钢结构施工过程分析理论 24-34 2.1 引言 24 2.2 大跨度空间钢结构的施工方法 24-26 2.3 施工力学分析理论 26-30 2.3.1 大跨度空间钢结构施工力学概述 26 2.3.2 施工过程非线性理论 26-29 2.3.3 施工过程实用分析方法 29-30 2.4 施工过程仿真的基本理论和方法 30-32 2.4.1 施工过程仿真分析方法 30 2.4.2 ANSYS软件介绍 30-31 2.4.3 生死单元技术 31-32 2.5 本章小结 32-34 第三章 大型钢结构施工过程模拟与分析 34-66 3.1 大跨度钢结构工程概况及施工过程分析 34-35 3.1.1 工程概况 34 3.1.2 实际施工过程分析 34-35 3.2 大跨度钢结构有限元模拟与分析 35-53 3.2.1 建模关键技术 35-36 3.2.2 钢结构模型 36-38 3.2.3 钢结构施工步骤有限元模拟 38-48 3.2.4 各施工阶段应力分析 48-51 3.2.5 各个施阶段变形分析 51-53 3.3 大跨度钢结构施工监测 53-57 3.3.1 传感器的选择 53-56 3.3.2 钢结构应力监测点布置 56-57 3.3.3 钢结构变形监测点布置 57 3.4 钢结构监测数据分析 57-61 3.4.1 钢结构应力监测分析 57-60 3.4.2 钢结构变形监测分析 60-61 3.5 监测结果与数值模拟的结果对比分析 61-64 3.5.1 数值模拟与监测结果对比分析 61-63 3.5.2 模拟计算值和施工实测值的差别原因 63-64 3.6 本章小结 64-66 第四章 预应力损失模拟与监测分析 66-78 4.1 引言 66 4.2 预应力损失的估算方法 66-69 4.2.1 预应力损失估算方法的研究现状 66-68 4.2.2 预应力损失分项计算法 68-69 4.3 预应力基础梁施工模拟 69-73 4.3.1 MIDAS/Civil软件简介 69-70 4.3.2 MIDAS/Civil预应力损失模拟及分析 70-73 4.4 预应力基础梁监测及分析 73-77 4.4.1 预应力基础梁测点布置 73 4.4.2 预应力基础梁应力监测数据分析 73-74 4.4.3 预应力筋内力损失监测数据分析 74-76 4.4.4 理论、模拟及实测数据分析 76-77 4.5 本章小结 77-78 第五章 结论与展望 78-80 5.1 结论 78-79 5.2 展望 79-80 参考文献 80-86 致谢 86-88 读研期间主要科研成果 88
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑施工 > 各项工程与工种 > 安装工程 > 房屋结构安装 > 金属结构安装
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