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1、樂(lè)清市體育中心索結(jié)構(gòu)樂(lè)清市體育中心索結(jié)構(gòu) 施工新技術(shù)施工新技術(shù) 樂(lè)清市體育中心索結(jié)構(gòu)施工新技術(shù)樂(lè)清市體育中心索結(jié)構(gòu)施工新技術(shù) 概述索桁架概述索桁架 一 工程概況工程概況 二 工程特點(diǎn)工程特點(diǎn) 三 工程施工難點(diǎn)和對(duì)策工程施工難點(diǎn)和對(duì)策 四 索桁架總體施工方案索桁架總體施工方案 五 施工過(guò)程有限元分析施工過(guò)程有限元分析 六 索桁架(Cable Truss)是一種雙層懸索體系雙層懸索體系采用一系列下凹的承重索和上凸的穩(wěn)定索代替上下弦桿，并通過(guò)上下索之間的連系桿(拉桿或壓桿)連接 索桁架的施工通過(guò)張拉承重索或穩(wěn)定索，或?qū)煞N拉索均進(jìn)行張拉，均可使索系繃緊，在索桁架中形成并保持足夠的張力，使其具有穩(wěn)定的2、形狀和承載能力 一、索桁架一、索桁架 旋轉(zhuǎn)布置索桁架 平面索桁架 一、概述索桁架一、概述索桁架 南非開普敦體育場(chǎng)南非開普敦體育場(chǎng)Cape Town Stadium 2009年年11月完成屋蓋施工月完成屋蓋施工 國(guó)外工程案例國(guó)外工程案例 一、概述索桁架一、概述索桁架 巴西利亞國(guó)家體育場(chǎng)巴西利亞國(guó)家體育場(chǎng) 2013年年4月完成，月完成，71000人人 一、概述索桁架一、概述索桁架 波蘭華沙國(guó)家體育場(chǎng)波蘭華沙國(guó)家體育場(chǎng) 2011年年11月完成月完成5800人人 一、概述索桁架一、概述索桁架 深圳寶安體育場(chǎng)屋蓋是大型的輪輻式空間索桁架結(jié)構(gòu)，平面形狀深圳寶安體育場(chǎng)屋蓋是大型的輪輻式空間索桁架結(jié)構(gòu)，平面形3、狀為為237m230m橢圓形。針對(duì)該工程特點(diǎn)，最終選用“橢圓形。針對(duì)該工程特點(diǎn)，最終選用“先提升上徑向先提升上徑向索就位，再提升張拉下徑向索就位索就位，再提升張拉下徑向索就位”的安裝張拉方案。”的安裝張拉方案。一、概述索桁架一、概述索桁架 國(guó)內(nèi)工程案例國(guó)內(nèi)工程案例 一、概述索桁架一、概述索桁架 廣東佛山世紀(jì)蓮花體育場(chǎng)輪輻式索膜屋蓋結(jié)構(gòu)，采用廣東佛山世紀(jì)蓮花體育場(chǎng)輪輻式索膜屋蓋結(jié)構(gòu)，采用“先用工裝索將內(nèi)環(huán)先用工裝索將內(nèi)環(huán)拉索及其附帶索頭、索夾提升至拉索及其附帶索頭、索夾提升至38m高度處高度處(比設(shè)計(jì)標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高36m高高2m)，再進(jìn)行屋，再進(jìn)行屋蓋索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安裝及張拉蓋索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安裝及張拉”4、的整體提升施工方案。”的整體提升施工方案。國(guó)內(nèi)工程案例國(guó)內(nèi)工程案例 浙江省樂(lè)清市體育中心體育浙江省樂(lè)清市體育中心體育場(chǎng)采用場(chǎng)采用月牙形非封閉月牙形非封閉罩棚索膜結(jié)罩棚索膜結(jié)構(gòu)，該新結(jié)構(gòu)由剛性外壓環(huán)梁構(gòu)，該新結(jié)構(gòu)由剛性外壓環(huán)梁/柱、內(nèi)環(huán)索、上徑向索、下徑向柱、內(nèi)環(huán)索、上徑向索、下徑向索、吊索和壓桿構(gòu)成。體育場(chǎng)南索、吊索和壓桿構(gòu)成。體育場(chǎng)南北長(zhǎng)約北長(zhǎng)約229m，東西寬約，東西寬約211m，柱頂標(biāo)高為柱頂標(biāo)高為42m。索桁架共有。索桁架共有38榀，榀，最大懸挑最大懸挑57m，懸挑端最大，懸挑端最大標(biāo)高標(biāo)高26.95m，內(nèi)環(huán)長(zhǎng)達(dá)內(nèi)環(huán)長(zhǎng)達(dá)439m。拉索全部采用國(guó)產(chǎn)的大直徑拉索全部采用國(guó)產(chǎn)的大直徑Galf5、an鍍層鋼絞線索，上弦索鍍層鋼絞線索，上弦索和下弦索直徑為和下弦索直徑為100mm，吊，吊索為索為38mm，環(huán)索由，環(huán)索由8根直徑根直徑125mm索構(gòu)成，拉索總重約索構(gòu)成，拉索總重約470噸。噸。二、工程概況二、工程概況 整個(gè)屋面曲面為月牙形空間三維曲面，環(huán)索不封閉。整個(gè)屋面曲面為月牙形空間三維曲面，環(huán)索不封閉。工程尺寸規(guī)模大，共工程尺寸規(guī)模大，共38榀懸挑索桁架，最大懸挑約榀懸挑索桁架，最大懸挑約57m，懸挑端最大標(biāo)，懸挑端最大標(biāo)高為高為+26.590m，懸挑端邊沿長(zhǎng)約，懸挑端邊沿長(zhǎng)約440m。拉索規(guī)格尺寸大，索力大，拉索規(guī)格尺寸大，索力大，拉索最大直徑達(dá)到拉索最大直徑達(dá)到125mm。中部中6、部8榀索桁架的上、下徑向索交叉，之間連系有吊索和壓桿；兩側(cè)榀索桁架的上、下徑向索交叉，之間連系有吊索和壓桿；兩側(cè)24榀榀索桁架的上、下徑向索之間僅有吊索；其余角部索桁架的上、下徑向索之間僅有吊索；其余角部6榀索桁架的上、下徑向榀索桁架的上、下徑向索之間無(wú)連系。索之間無(wú)連系。由于各榀索桁架的形式不同，懸挑長(zhǎng)度也不同，因此各榀索桁架的索力由于各榀索桁架的形式不同，懸挑長(zhǎng)度也不同，因此各榀索桁架的索力差異較大。差異較大。在上下徑向索的交叉點(diǎn)、吊索與徑向索的連接點(diǎn)、徑向索與環(huán)索的連接在上下徑向索的交叉點(diǎn)、吊索與徑向索的連接點(diǎn)、徑向索與環(huán)索的連接點(diǎn)都存在索體抗滑的問(wèn)題。點(diǎn)都存在索體抗滑的問(wèn)題。由于拉索規(guī)7、格大、索頭尺寸大，且一些連接節(jié)點(diǎn)處索間夾角小，因此節(jié)由于拉索規(guī)格大、索頭尺寸大，且一些連接節(jié)點(diǎn)處索間夾角小，因此節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。三、工程特點(diǎn)三、工程特點(diǎn) 四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策 1、索桁架施工方法索桁架施工方法 1）難點(diǎn)）難點(diǎn) a.索桁架安裝索桁架安裝 常規(guī)工程：搭設(shè)滿堂支架，在支架上組裝索網(wǎng)，然后進(jìn)行各索的張拉。常規(guī)工程：搭設(shè)滿堂支架，在支架上組裝索網(wǎng)，然后進(jìn)行各索的張拉。本工程空間規(guī)模尺寸大，顯然本工程空間規(guī)模尺寸大，顯然搭設(shè)滿堂腳手架的施工措施費(fèi)用很高搭設(shè)滿堂腳手架的施工措施費(fèi)用很高，工工期長(zhǎng)，而且將長(zhǎng)索吊運(yùn)至支架平臺(tái)上展開和組裝的難度也非常大期長(zhǎng)，而且將8、長(zhǎng)索吊運(yùn)至支架平臺(tái)上展開和組裝的難度也非常大。b.索桁架張拉索桁架張拉 本工程不僅在各拉索上存在預(yù)拉應(yīng)力，而且在壓桿上還存在預(yù)壓應(yīng)力，本工程不僅在各拉索上存在預(yù)拉應(yīng)力，而且在壓桿上還存在預(yù)壓應(yīng)力，顯然，顯然，對(duì)所有的索和桿都主動(dòng)張拉在本工程中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的對(duì)所有的索和桿都主動(dòng)張拉在本工程中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，不僅需要，不僅需要投入大量的設(shè)備和人員，工期長(zhǎng)，而且增加了節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的復(fù)雜程度投入大量的設(shè)備和人員，工期長(zhǎng)，而且增加了節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的復(fù)雜程度。2）對(duì)策）對(duì)策 a.索桁架安裝方法索桁架安裝方法 采用采用低空組裝和空中牽引提升低空組裝和空中牽引提升的方法將索桿系安裝至高空的方法將索桿系安裝至高空 在地面和看9、臺(tái)上無(wú)應(yīng)力組裝環(huán)索、上下弦索、壓桿、吊索在地面和看臺(tái)上無(wú)應(yīng)力組裝環(huán)索、上下弦索、壓桿、吊索；牽引上弦工裝索，將索桿系提升至高空。牽引上弦工裝索，將索桿系提升至高空。四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策 低空組裝和空中牽引提升的方法避免了大量滿堂支架的搭設(shè)，大低空組裝和空中牽引提升的方法避免了大量滿堂支架的搭設(shè)，大大節(jié)省了施工費(fèi)用，且低空組裝提高了組裝質(zhì)量，高空作業(yè)量少，大節(jié)省了施工費(fèi)用，且低空組裝提高了組裝質(zhì)量，高空作業(yè)量少，施工安全；速度快，節(jié)省工期。施工安全；速度快，節(jié)省工期。b.索桁架張拉方法索桁架張拉方法 采用采用被動(dòng)張拉技術(shù)被動(dòng)張拉技術(shù)進(jìn)行索桁架的張拉，當(dāng)所有拉索的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度10、進(jìn)行索桁架的張拉，當(dāng)所有拉索的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度一定時(shí)，其成型的形狀和預(yù)應(yīng)力態(tài)也是對(duì)應(yīng)確定的。因此，被動(dòng)張一定時(shí)，其成型的形狀和預(yù)應(yīng)力態(tài)也是對(duì)應(yīng)確定的。因此，被動(dòng)張拉的索桿系只要按照一定的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度組裝，而主動(dòng)張拉索作為輸拉的索桿系只要按照一定的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度組裝，而主動(dòng)張拉索作為輸入預(yù)應(yīng)力的端口，通過(guò)張拉主動(dòng)索而在整個(gè)結(jié)構(gòu)中建立預(yù)定的預(yù)應(yīng)入預(yù)應(yīng)力的端口，通過(guò)張拉主動(dòng)索而在整個(gè)結(jié)構(gòu)中建立預(yù)定的預(yù)應(yīng)力。力。選擇主動(dòng)張拉索是關(guān)鍵。本工程索桁架沿徑向輻射，為保證結(jié)構(gòu)選擇主動(dòng)張拉索是關(guān)鍵。本工程索桁架沿徑向輻射，為保證結(jié)構(gòu)張拉質(zhì)量，應(yīng)選擇徑向索（上徑向索或下徑向索）作為主動(dòng)張拉索。張拉質(zhì)量，應(yīng)選擇徑向索（上徑向索11、或下徑向索）作為主動(dòng)張拉索。而在上徑向索和下徑向索的選擇中，下徑向索的索力相對(duì)小，為減而在上徑向索和下徑向索的選擇中，下徑向索的索力相對(duì)小，為減小施工張拉噸位，合理地應(yīng)選擇小施工張拉噸位，合理地應(yīng)選擇下徑向索作為主動(dòng)張拉索下徑向索作為主動(dòng)張拉索。四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策 2、索桁架施工索桁架施工分析分析 1）難點(diǎn)）難點(diǎn) 索桿系施工過(guò)程的數(shù)值模擬分析（主要是針對(duì)牽引安裝和張拉成型兩索桿系施工過(guò)程的數(shù)值模擬分析（主要是針對(duì)牽引安裝和張拉成型兩個(gè)過(guò)程）個(gè)過(guò)程）施工階段靜力平衡態(tài)下的索桿系位形與結(jié)構(gòu)成形狀態(tài)差異較大，特別施工階段靜力平衡態(tài)下的索桿系位形與結(jié)構(gòu)成形狀態(tài)差異較大，特別是12、在早期施工階段的差異非常大，是在早期施工階段的差異非常大，存在超大位移且包含機(jī)構(gòu)位移和拉存在超大位移且包含機(jī)構(gòu)位移和拉索松弛索松弛，采用針對(duì)常規(guī)結(jié)構(gòu)的線性靜力有限元方法已無(wú)法解決。，采用針對(duì)常規(guī)結(jié)構(gòu)的線性靜力有限元方法已無(wú)法解決。2）對(duì)策）對(duì)策 采用發(fā)明專利分析方法采用發(fā)明專利分析方法“確定索桿系靜力平衡狀態(tài)的非線性動(dòng)力確定索桿系靜力平衡狀態(tài)的非線性動(dòng)力有限元法有限元法”（發(fā)明專利號(hào)：（發(fā)明專利號(hào)：ZL200910032743.6）。）。該方法很好地解決了存在超大位移和機(jī)構(gòu)位移的索桿系施工全過(guò)程跟該方法很好地解決了存在超大位移和機(jī)構(gòu)位移的索桿系施工全過(guò)程跟蹤分析技術(shù)難題，通過(guò)多個(gè)索網(wǎng)、索桁架以13、及索穹頂工程的實(shí)踐驗(yàn)證蹤分析技術(shù)難題，通過(guò)多個(gè)索網(wǎng)、索桁架以及索穹頂工程的實(shí)踐驗(yàn)證了其適用性和實(shí)用性了其適用性和實(shí)用性。四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策四、工程施工難點(diǎn)和對(duì)策 3、上、下弦索交叉節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上、下弦索交叉節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 1）難點(diǎn)）難點(diǎn) 本工程索桁架在本工程索桁架在28和和8995軸上，軸上，上徑向索和下徑向索交叉，特點(diǎn)：上徑向索和下徑向索交叉，特點(diǎn)：兩側(cè)存在較大的索力差；交兩側(cè)存在較大的索力差；交叉索的夾角較小，甚至有的只有叉索的夾角較小，甚至有的只有6.45。2）對(duì)策）對(duì)策 將上、下弦索在交叉點(diǎn)處斷開，將上、下弦索在交叉點(diǎn)處斷開，設(shè)置設(shè)置雙熱鑄錨索頭雙熱鑄錨索頭。交叉節(jié)點(diǎn)采用雙熱鑄錨索頭，避交叉14、節(jié)點(diǎn)采用雙熱鑄錨索頭，避免了索體滑動(dòng)的問(wèn)題，而且上、免了索體滑動(dòng)的問(wèn)題，而且上、下弦索位于同一個(gè)豎向平面內(nèi)，下弦索位于同一個(gè)豎向平面內(nèi)，傳力明確，連接可靠。傳力明確，連接可靠。五、索桁架總體施工方案五、索桁架總體施工方案 1 1、索桁架總體施工方案、索桁架總體施工方案 1 1、低空無(wú)應(yīng)力組裝、低空無(wú)應(yīng)力組裝 在環(huán)索下方的地面上在環(huán)索下方的地面上利用腳手架搭設(shè)環(huán)索利用腳手架搭設(shè)環(huán)索組裝胎架；索桿系低組裝胎架；索桿系低空組裝。空組裝。2 2、空中牽引提升、空中牽引提升 牽引上徑向工裝索，提牽引上徑向工裝索，提升整個(gè)索桿系。升整個(gè)索桿系。3 3、高空分級(jí)同步張拉、高空分級(jí)同步張拉 同步分級(jí)張拉下徑向15、索，同步分級(jí)張拉下徑向索，結(jié)構(gòu)成型。結(jié)構(gòu)成型。3 2 1 五、索桁架總體施工方案五、索桁架總體施工方案 2 2、拉索提升安裝施工流程、拉索提升安裝施工流程 工廠制索工廠制索 運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拉索展開運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拉索展開 上環(huán)梁安裝作業(yè)掛架上環(huán)梁安裝作業(yè)掛架 安裝環(huán)索及索夾安裝環(huán)索及索夾 安裝徑向索及索夾安裝徑向索及索夾 安裝斜提升千斤頂安裝斜提升千斤頂 斜提升上徑向索環(huán)索帶動(dòng)升高環(huán)索斜提升上徑向索環(huán)索帶動(dòng)升高環(huán)索 銷接固定上徑向索銷接固定上徑向索 牽引下徑向索銷接至下環(huán)梁耳板牽引下徑向索銷接至下環(huán)梁耳板 拉索張拉成型拉索張拉成型 工廠制索工廠制索 目前國(guó)內(nèi)只能生產(chǎn)高釩鋼絞線索目前國(guó)內(nèi)只能生產(chǎn)高釩鋼絞線16、索 國(guó)外的高釩密閉索國(guó)外的高釩密閉索 鋼結(jié)構(gòu)安裝 鋼結(jié)構(gòu)安裝 運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拉索展開運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拉索展開 上環(huán)梁安裝作業(yè)掛架上環(huán)梁安裝作業(yè)掛架 安裝環(huán)索及索夾安裝環(huán)索及索夾 環(huán)索直接攤鋪在場(chǎng)地內(nèi)，進(jìn)行環(huán)索索環(huán)索直接攤鋪在場(chǎng)地內(nèi)，進(jìn)行環(huán)索索夾安裝夾安裝 安裝斜提升千斤頂安裝斜提升千斤頂 專門研發(fā)了液專門研發(fā)了液壓提升和預(yù)應(yīng)力壓提升和預(yù)應(yīng)力張拉兩用的專利張拉兩用的專利組裝千斤頂設(shè)備組裝千斤頂設(shè)備 斜提升設(shè)備在東斜提升設(shè)備在東南大學(xué)土木試驗(yàn)中心南大學(xué)土木試驗(yàn)中心進(jìn)行試提升進(jìn)行試提升 研發(fā)的提升設(shè)備在江蘇東臺(tái)建設(shè)大廈工程鋼研發(fā)的提升設(shè)備在江蘇東臺(tái)建設(shè)大廈工程鋼連廊整體提升應(yīng)用連廊整體提升應(yīng)用 安裝斜提升千斤17、頂安裝斜提升千斤頂 在現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)提升點(diǎn)安裝研發(fā)的提升設(shè)備。與深圳寶安體在現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)提升點(diǎn)安裝研發(fā)的提升設(shè)備。與深圳寶安體育場(chǎng)環(huán)索斜提升的方法不同，提升設(shè)備是固定在鋼環(huán)梁處。育場(chǎng)環(huán)索斜提升的方法不同，提升設(shè)備是固定在鋼環(huán)梁處。安裝徑向索及索夾安裝徑向索及索夾 考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件在海邊安考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件在海邊安裝，提升鋼絞線表面進(jìn)行了防裝，提升鋼絞線表面進(jìn)行了防銹處理。銹處理。斜提升上徑向索環(huán)索帶動(dòng)升高環(huán)索斜提升上徑向索環(huán)索帶動(dòng)升高環(huán)索 先整體提升上徑向索，下徑先整體提升上徑向索，下徑向索掛在上徑向索上，并同時(shí)向索掛在上徑向索上，并同時(shí)帶著固定在徑向索的固定膜材帶著固定在徑向索的固定膜材的鋼管拱肋的索夾18、。的鋼管拱肋的索夾。銷接固定上徑向索銷接固定上徑向索 牽引下徑向索銷接至下環(huán)梁耳板牽引下徑向索銷接至下環(huán)梁耳板 （1 1）邊索液壓牽引提升銷接到位）邊索液壓牽引提升銷接到位 本次張拉過(guò)程將投入本次張拉過(guò)程將投入52臺(tái)臺(tái)YCW60B千斤頂，千斤頂，12臺(tái)臺(tái)YCW150B千千斤頂，斤頂，8臺(tái)臺(tái)YCW250B千斤頂。每千斤頂。每1個(gè)油泵和個(gè)油泵和2臺(tái)千斤頂組合成為一臺(tái)千斤頂組合成為一套張拉器具，完成一榀下弦索的張拉。（圖為套張拉器具，完成一榀下弦索的張拉。（圖為YCW250B千斤頂）千斤頂）黃色圈黃色圈為為YCW150B千斤頂配置軸線，即千斤頂配置軸線，即61、63軸；軸；紅色紅色圈圈為為YCW2519、0B千斤頂配置軸線，即千斤頂配置軸線，即65、67、69軸，對(duì)稱分布，軸，對(duì)稱分布，其余為其余為YCW60B千斤頂配置軸線。千斤頂配置軸線。YCW60B千斤頂將下徑千斤頂將下徑向索邊索牽引到位向索邊索牽引到位 （1）采用采用同步張拉下同步張拉下徑向索徑向索，即僅主動(dòng)張拉下，即僅主動(dòng)張拉下徑向索，而上徑向索、環(huán)徑向索，而上徑向索、環(huán)索、吊索和壓桿等均為被索、吊索和壓桿等均為被動(dòng)張拉。動(dòng)張拉。（2）分級(jí)同步張拉。）分級(jí)同步張拉。（3）模擬張拉過(guò)程，）模擬張拉過(guò)程，進(jìn)行施工全過(guò)程力學(xué)分析，進(jìn)行施工全過(guò)程力學(xué)分析，預(yù)控在先。預(yù)控在先。（4）拉索張拉控制采）拉索張拉控制采用雙控原則：用雙控原則：控制張拉20、力控制張拉力和位形，其中以控制張拉和位形，其中以控制張拉點(diǎn)的索力為主。點(diǎn)的索力為主。張拉方法張拉方法 下徑向索張力成型下徑向索張力成型 施工施工 階段階段 工況號(hào)工況號(hào) 下弦端索下弦端索 調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)量/mm 備注備注 張拉張拉 SG-7+250 3036、6167軸線上徑向索連接就位軸線上徑向索連接就位 下徑向索與外壓環(huán)連接下徑向索與外壓環(huán)連接 SG-8+200 SG-9+150 SG-10+100 SG-11+50 SG-11-30+30 SG-12 0 結(jié)構(gòu)張拉成型結(jié)構(gòu)張拉成型 張拉過(guò)程分析工況表張拉過(guò)程分析工況表 注意點(diǎn)：1、為彌補(bǔ)張拉錨固預(yù)、為彌補(bǔ)張拉錨固預(yù)應(yīng)力損失和長(zhǎng)期徐變預(yù)應(yīng)應(yīng)力損21、失和長(zhǎng)期徐變預(yù)應(yīng)力損失，最后超張拉至力損失，最后超張拉至105%。2、同步張拉細(xì)分為、同步張拉細(xì)分為5級(jí)：初緊狀態(tài)級(jí)：初緊狀態(tài)-20%-40%-60%-80%-92%-105%。其中前。其中前5級(jí)以級(jí)以張拉張拉行程行程控制，最后一級(jí)以索控制，最后一級(jí)以索力控制，張拉過(guò)程中，索力控制，張拉過(guò)程中，索力和張拉行程綜合對(duì)照。力和張拉行程綜合對(duì)照。3、模擬張拉過(guò)程，進(jìn)、模擬張拉過(guò)程，進(jìn)行施工全過(guò)程力學(xué)分析，行施工全過(guò)程力學(xué)分析，預(yù)控在先。預(yù)控在先。索力分析索力分析 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：環(huán)索的初始預(yù)張力為根據(jù)設(shè)計(jì)要求：環(huán)索的初始預(yù)張力為24000kN。基于環(huán)索預(yù)。基于環(huán)索預(yù)張力和結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)幾何，通過(guò)張力22、和結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)幾何，通過(guò)找力分析找力分析確定索桁架中各索確定索桁架中各索段和壓桿的初始預(yù)張力，及增加了結(jié)構(gòu)自重后段和壓桿的初始預(yù)張力，及增加了結(jié)構(gòu)自重后初始態(tài)的索力初始態(tài)的索力。下弦索下弦索施工成型索力值表施工成型索力值表（未超張拉值）（未超張拉值）軸線軸線 2、95軸軸 4、93軸軸 6、91軸軸 8、89軸軸 10、87軸軸 12、85軸軸 14、83軸軸 索力索力/kN 980.5 960.2 969.2 871.6 897.1 796.8 770.3 軸線軸線 16、81軸軸 18、79軸軸 20、77軸軸 22、75軸軸 24、73軸軸 26、71軸軸 28、69軸軸 索力索力/23、kN 750.2 755.5 729.8 745.8 761.1 806.6 911.7 軸線軸線 30、67軸軸 32、65軸軸 34、63軸軸 36、61軸軸 39、58軸軸 索力索力/kN 1022.2 1157.5 1342.8 1546.6 1733.8 江蘇省公路橋梁工程技術(shù)研究中心 東南大學(xué) 江蘇注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師繼續(xù)教育培訓(xùn)江蘇注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師繼續(xù)教育培訓(xùn)2012 江蘇省公路橋梁工程技術(shù)研究中心 東南大學(xué) 江蘇注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師繼續(xù)教育培訓(xùn)江蘇注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師繼續(xù)教育培訓(xùn)2012 六、施工過(guò)程有限元分析六、施工過(guò)程有限元分析 按照上述施工方案，本文采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，模擬了按照上述施工方案24、，本文采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，模擬了12種施工工況。分種施工工況。分析軟件采用通用有限元軟件析軟件采用通用有限元軟件ANSYS12.0，拉索采用僅受拉、不受壓、不受彎，拉索采用僅受拉、不受壓、不受彎的索單元，撐桿采用兩端鉸接桿單元。提升牽引和張拉過(guò)程分析工況見下表。的索單元，撐桿采用兩端鉸接桿單元。提升牽引和張拉過(guò)程分析工況見下表。施工施工 階段階段 工工 況況 號(hào)號(hào) 上弦上弦 工裝工裝 索長(zhǎng)索長(zhǎng) 下弦下弦 工裝工裝 索長(zhǎng)索長(zhǎng) 下弦下弦 端索端索 調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)量/mm 備注備注 牽引牽引 提升提升 1 100%100%+250 19軸鋼拉桿連接就位軸鋼拉桿連接就位；114軸上徑向索牽引軸上徑向索牽引25、提升提升 2 80%100%+250 3 60%100%+250 4 40%100%+250 5 20%100%+250 6 0%100%+250 張拉張拉 7 +250 114軸上徑向索連接軸上徑向索連接就位，下徑向索與外就位，下徑向索與外壓環(huán)連接壓環(huán)連接 8 +200 9 +150 10 +100 11 +50 12 0 結(jié)構(gòu)張拉成型結(jié)構(gòu)張拉成型 施工過(guò)程中環(huán)索節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高變化曲線施工過(guò)程中環(huán)索節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高變化曲線 施工過(guò)程中上弦索索力變化曲線施工過(guò)程中上弦索索力變化曲線 施工過(guò)程中下弦索索力變化曲線施工過(guò)程中下弦索索力變化曲線 六、施工過(guò)程有限元分析六、施工過(guò)程有限元分析 經(jīng)施工過(guò)程分析：在26、經(jīng)施工過(guò)程分析：在提升牽引階段，位形變化大提升牽引階段，位形變化大，內(nèi)環(huán)關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)高均衡增加，內(nèi)環(huán)關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)高均衡增加，上徑向索索處于受力繃緊狀態(tài)上徑向索索處于受力繃緊狀態(tài)，索力分布均勻，下徑向索懸掛在上徑向索之下；在工況索力分布均勻，下徑向索懸掛在上徑向索之下；在工況712的下徑向索的下徑向索張拉階段，位形變化較小張拉階段，位形變化較小，內(nèi)環(huán)關(guān)鍵點(diǎn)，內(nèi)環(huán)關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)高基本穩(wěn)定，上、下徑向索索力逐漸增加，且下徑向索標(biāo)高基本穩(wěn)定，上、下徑向索索力逐漸增加，且下徑向索索力增幅較大。索力增幅較大。根據(jù)位形和索力變化情況，在提升牽引階段，上徑向根據(jù)位形和索力變化情況，在提升牽引階段，上徑向索和環(huán)索構(gòu)成了主承力27、子結(jié)構(gòu)，最后通過(guò)張拉下徑向索使索和環(huán)索構(gòu)成了主承力子結(jié)構(gòu)，最后通過(guò)張拉下徑向索使整個(gè)結(jié)構(gòu)剛化成型。整個(gè)結(jié)構(gòu)剛化成型。六、施工過(guò)程有限元分析六、施工過(guò)程有限元分析 膜面支承鋼管拱肋安裝膜面支承鋼管拱肋安裝 膜面安裝膜面安裝 體育場(chǎng) 游泳館 體育館 樂(lè)清市中心區(qū)體育中心樂(lè)清市中心區(qū)體育中心 游泳館工程施工游泳館工程施工 鋼管環(huán)梁 環(huán)索連帶徑向索整體提升安裝環(huán)索連帶徑向索整體提升安裝 環(huán)索提升采用研制的組裝式提升與張拉兩用環(huán)索提升采用研制的組裝式提升與張拉兩用液壓千斤頂。液壓千斤頂。環(huán)索連帶徑向索整體提升安裝環(huán)索連帶徑向索整體提升安裝 20根徑向索張拉根徑向索張拉 徑向索穿過(guò)屋面，上端與周邊環(huán)管連接，徑向索穿過(guò)屋面，上端與周邊環(huán)管連接，下端與中心拉力鋼環(huán)連接。下端與中心拉力鋼環(huán)連接。體育館工程施工體育館工程施工 24根徑向索安裝根徑向索安裝 環(huán)索整體提升安裝環(huán)索整體提升安裝 坐落在內(nèi)鋼環(huán)梁上的液壓提升設(shè)備坐落在內(nèi)鋼環(huán)梁上的液壓提升設(shè)備 謝謝