空间网格结构滑移法施工全过程分析方法及若干关键问题的研究

【摘要】：现代大跨度空间结构,体系越来越新颖,形式越来越复杂、规模越来越大,对施工技术也提出了越来越高的要求。大型空间结构建造过程中施工技术是至关重要的,合理的施工方案和科学分析才能保证结构的安全、经济。由于大型空间结构施工过程中影响因素众多,相互关联,同时带有很多不确定性因素,这些都增大了施工力学分析的难度,目前对大型空间结构的施工分析还很不足,研究成果比较零星,远未系统化。 本文概述了大型空间结构常用施工技术的特点,并汇总了当前国内外先进的施工方法和分析手段,指出了空间结构施工分析研究现状及其存在的问题。 介绍了土木工程施工力学分析的发展应用现状、特点、数学力学基础,在归纳总结施工力学研究的数值方法基础上,提出了基于非线性有限元的空间结构多阶段施工全过程跟踪数值理论,详细地介绍了其计算步骤及其在线性范围内的两种计算方法:多阶段施工分块计算方法与累积计算方法。并运用多阶段施工全过程跟踪数值理论进行了两算例分析:某102m跨度大型柱面网壳结构的累积滑移施工与支架滑移施工的理论模拟,某118m跨度双层球面网壳结构悬臂施工的全过程理论分析。 以多阶段施工全过程分析理论为基础,基于MSTCAD软件平台,编制了相应的施工全过程分析模块。实践表明程序有较好的准确性与实用性。 总结了滑移法施工的分类、特点以及应用情况,对于滑移法施工牵引力的计算、滑移不同步影响、滑移法施工激振影响、滑移施工过程中的单元分块稳定性研究、滑移分块对结构成型影响等关键问题进行了理论推导与算例分析,并编制了相关的实用程序。 对两个大型工程的滑移施工进行了实践:针对北京华能电厂120m跨度柱面网壳的滑移施工过程,详细介绍了累积滑移法在大跨度柱面网壳结构施工过程中的关键技术工艺,并运用自编程序进行了实际施工过程的理论分析模拟,得出了一些有益于工程施工的结论;结合河南新乡电厂干煤棚预应力张弦网壳结构的施工实践,详细介绍了高空累积滑移施工与预应力索张拉相互结合这一复杂的施工方案与关键技术工艺,采用先进的光栅技术进行了现场监测,得到了许多第一手的实测数据,总结了网壳结构在高空累积滑移及群索分批次张拉过程中的一些有益的结论。 论文最后对上述研究内容及成果作了进一步的总结,提出了进一步工作中需要解决的若干其他关键问题。