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车辐式张拉结构设计理论与施工控制关键技术研究

田广宇  
【摘要】:对结构“形”与“力”的控制是施工控制的主要内容。对张拉结构而言,由于预应力是结构刚度的主要来源之一,结构的“形”与“力”互相依赖,施工控制难度更大。本文以车辐式张拉屋盖结构为对象,研究了其设计理论与施工控制的关键技术问题。 首先依据车辐式结构的拓扑特点,提出了对其进行找力分析的逐点去约束法和节点位移法。这两种方法可在通用有限元软件上直接应用,为其设计与施工控制一体化分析提供了基础。 针对定尺定长设计与张拉技术在车辐式结构中的应用,提出了确定拉索加工长度误差限值的方法。该方法以一次二阶矩可靠度指标为基础,根据成型结构预应力变化量对构件长度误差的敏感性将构件分为局部敏感性构件和全局敏感性构件,并对它们确定不同的长度误差限值。该方法为宝安体育场车辐式屋盖的施工和验收提供了依据。 研究了施工环境温度对车辐式结构成型状态的影响,揭示了“受压环梁与拉索的加工环境温度之差对成型状态索力偏差影响最大,而安装环境温度的影响可以忽略”的规律。研究了环梁安装位形偏差、幕墙体系参与张拉阶段受力等因素对成型状态的影响,提出了相应的建模分析方法,并将其应用在宝安体育场施工控制中。 提出了一种基于静力位移测量值的索力识别方法,该方法能够应用在单自应力模态张拉结构中。研究了位移测量误差对索力识别结果准确度的影响。通过比较多种加载-测量方案,总结出提高索力识别结果准确度的方法是采用让结构几何刚度发挥主要作用的加载方式。通过在车辐式结构和索穹顶结构模型上的试验证明了这种方法的可行性。讨论了几何位形建模误差的影响及这种方法在多自应力模态结构中的应用。 结合深圳宝安体育场车辐式屋盖制作了1:10整体模型,进行了多种张拉方案的模拟及断索试验。通过试验和数值分析比较了多种张拉方案的索力发展历程、对张拉设备吨位和数量的要求,为宝安体育场的张拉施工提供了理论依据,也证明了定尺定长设计与张拉方法的可行性。


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