大跨度双层网壳外扩提升仿真分析及关键技术研究

摘要

随着经济发展和科技的进步，大跨度网壳结构在我国的应用越来越广泛，而且跨度越来越大，高度越来越高，结构形式越来越奇特，这给工程施工带来了很多难题，特别是不同施工阶段的结构形态和受力特点与设计使用过程中的明显不同，造成施工各阶段结构的位移和应力在不断变化，存在安全隐患，因此对大跨度网壳结构进行施工全过程的力学性能分析是必不可少的。本文以某大跨度网壳为研究对象，对比分析后采用外扩累积提升方案，凝炼出工程难点并提出解决措施。
　　采用有限元分析软件MIDAS/GEN8.26进行网壳安装全过程仿真分析。对网壳分块组装进行工程量统计，验算吊装施工过程发现吊装单元位移控制在10mm以下可以保障施工安全。针对当地的风荷载特征，分析该结构安装过程中在有风和无风两种工况下的位移和应力的变化情况，提出并设计了抗风安全措施；选取不同温差验算合拢温度，考虑温度效应对结构合拢的影响，确定合拢方案及合拢步骤；对结构的提升架和拉索进行卸载分析，发现在卸载过程中结构变形以及应力比皆满足施工要求，研究结果对实际工程结构安装具有指导作用。
　　通过张力补偿法对施工过程中1～6号提升单元的每一批拉索进行张拉力优化，通过对拉索破断力计算分析，优化结果提高了施工效果，避免了不必要的超张拉；采用ANSYS有限元分析软件对施工中180t、405t吊具和提升梁进行应力分析，结构最大应力均远小于钢材屈服强度，但应力集中现象较为严重，施工中应对焊缝质量严格把控；考虑在提升过程中提升架和拉索失效对结构产生的影响，分析提升架在风荷载作用下的稳定性，发现提升架部分杆件达到了屈服强度，提出了相应的加固措施，可防止施工中的突发事故。
　　对一个实际双层拱形网壳进行施工力学分析，发现并解决了施工中可能出现的问题，为施工方案优化提供了依据，也为类似工程提供一定的参考。