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预应力组合网架结构的施工模拟分析与监测技术

王骥  
【摘要】: 预应力组合网架是在组合网架的基础上,通过在网架下弦布置单向或双向的预应力拉索而形成的一种新型的预应力钢混凝土组合空间结构,它充分利用了钢材和混凝土两种材料的不同强度优势,通过施加预应力达到提高结构刚度、减少用钢量的目的。该体系较好的解决了大跨度、重荷载、低层高和管道布置复杂等诸多技术矛盾,可广泛用于大柱网、大空间的楼(屋)盖结构工程中。 本文首先对预应力组合网架结构的施工过程模拟方法进行了系统的总结和探讨,详细阐述了预应力索张拉的计算方法及在ANSYS中实现的途径,提出了改进的张力补偿法用于确定施工张力控制值,并运用ANSYS中的单元生死技术和多时间步连续分析技术对传统的分步一次加载法进行了改进,为预应力组合网架结构的施工模拟分析提供了理论依据。 其次,基于单元生死法模拟索张拉过程的原理,运用ANSYS建立了济南体校新校区2#馆预应力组合网架楼盖结构模型,对其进行了施工过程模拟分析,分析的内容包括:确定了预应力拉索的施工张力控制值,预应力张拉过程中杆件内力的动态变化,前批张拉索对后批张拉索内力的影响,结构的变形,结构的动力特性。 最后,对目前大跨度空间结构施工监测中常用的应力、索力、变形及动力特性监测方法进行了归纳,比较了各种监测方法的优缺点,据此制定出适用于本试点工程的监测方案。通过现场监测,验证了本文所述模拟方法的可靠性、改进的张力补偿法的准确性,证明了采用全现浇楼盖施工具备可行性,可保证结构的共同工作。 本文的施工过程模拟方法和现场监测结果对于预应力组合网架结构的设计和施工有着重要的理论意义和实践意义,希望能够推动这一结构形式在工程中的应用。


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