基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)，通過整體的計(jì)算和監(jiān)測(cè)，對(duì)卸載和預(yù)應(yīng)力的張拉過程進(jìn)行合理的控制，保證結(jié)構(gòu)施工過程的安全和使用過程的質(zhì)量。建立整體結(jié)構(gòu)的有限元模型，對(duì)施工全過程進(jìn)行仿真分析，以確定結(jié)構(gòu)鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值、沉降值，地拉梁的水平位移值；對(duì)施工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，記錄分析應(yīng)力和位移值，結(jié)合理論值對(duì)下一階段的卸載或預(yù)應(yīng)力張拉進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明采用全站儀、GPS、應(yīng)力傳感器對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了監(jiān)測(cè)的完善性、精度和安全性。
【專利說明】基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)應(yīng)力和位移的監(jiān)控是大跨預(yù)應(yīng)力張拉過程中的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)，監(jiān)測(cè)方案是否合理關(guān)系到施工過程的安全性和主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，合理的監(jiān)控方案有利于張拉過程的實(shí)時(shí)控制和結(jié)構(gòu)的安全保障。
[0003]預(yù)應(yīng)力的監(jiān)測(cè)一般以預(yù)應(yīng)力索的應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力索兩端承臺(tái)的水平位移作為監(jiān)控指標(biāo)，其中承臺(tái)的水平位移最為直觀?，F(xiàn)行的監(jiān)測(cè)方法一般為:通過在預(yù)應(yīng)力索上預(yù)先埋設(shè)應(yīng)變計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)力變化，在承臺(tái)兩側(cè)布置千分表觀察水平位移。
[0004]現(xiàn)有方法的不足之處:
[0005]I)忽略了鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力地拉梁的共同作用，模型的計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果可靠性均難以保證。
[0006]2)千分表難以測(cè)量:承臺(tái)周邊施工環(huán)境復(fù)雜，千分表的固定位置較難選擇，造成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作不方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)忽略了鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力地拉梁的共同作用，模型的計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果可靠性均難以保證的問題。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行:
[0009]步驟1:通過有限元軟件SAP2000對(duì)連接體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的建模分析；
[0010]步驟2:在地拉梁兩側(cè)承臺(tái)混凝土澆筑完畢，在承臺(tái)各處分別布置測(cè)點(diǎn)；
[0011]步驟3:用Leica⑶Flll-1型號(hào)全站儀記錄其坐標(biāo)，待上部鋼結(jié)構(gòu)主體吊裝完成，布置應(yīng)力傳感器和反光片，通過Leica⑶Flll-1型號(hào)全站儀測(cè)量反光片的初始位置和應(yīng)力計(jì)的初始度數(shù)；
[0012]步驟4:對(duì)每次卸載和張拉后的應(yīng)力、位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄；
[0013]步驟5:張拉預(yù)應(yīng)力至0.16fptk，讀取應(yīng)力傳感器和全站儀的讀數(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)力和空間位移的變化，并通過DPS儀器監(jiān)測(cè)格構(gòu)柱柱腳的應(yīng)力變化，一旦測(cè)量應(yīng)力值超過200MPa，應(yīng)立即停止預(yù)應(yīng)力張拉或者胎架的卸載，對(duì)施工方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，如果應(yīng)力值未超過200MPa但波動(dòng)明顯或承臺(tái)、主體結(jié)構(gòu)位移偏離理論值過大，應(yīng)對(duì)下一次的張拉值合理減小，實(shí)現(xiàn)張拉方案的優(yōu)化和安全管理。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟I中對(duì)以下四種工況進(jìn)行計(jì)算分析:
[0015]I) Cl工況:澆筑承臺(tái)至-5.0m，屋蓋設(shè)有臨時(shí)支撐；
[0016]2)C2工況:澆筑承臺(tái)至-0.5m，屋蓋設(shè)有臨時(shí)支撐，格構(gòu)柱柱腳為
[0017]剛接，混凝土桁架HJLl施工至-3.65m,預(yù)應(yīng)力張拉至0.16fptk ；
[0018]3)C3工況:拆除屋蓋臨時(shí)支撐，預(yù)應(yīng)力張拉至0.26fptk ；
[0019]4) C4工況:預(yù)應(yīng)力張拉至0.42fptk。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:能將鋼桁架和地拉梁有機(jī)結(jié)合起來，從而考慮卸載對(duì)地拉梁的影響和預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)鋼桁架的影響，彌補(bǔ)單獨(dú)研究鋼結(jié)構(gòu)卸載或者預(yù)應(yīng)力張拉的不全面性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力地拉梁組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是有限元鋼結(jié)構(gòu)模型示意圖；
[0023]圖3是鋼桁架和拱結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖；
[0024]圖4為連接體空間位移基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)圖；
[0025]圖5為承臺(tái)水平位移監(jiān)測(cè)的全站儀和測(cè)點(diǎn)反光片墻線布置圖；
[0026]圖6為承臺(tái)水平位移監(jiān)測(cè)的全站儀和測(cè)點(diǎn)反光片布置圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]針對(duì)鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力索共同作用形成的大跨度結(jié)構(gòu)，在卸載過程中，通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力索內(nèi)的應(yīng)力，結(jié)合全站儀監(jiān)測(cè)桁架結(jié)構(gòu)與拱結(jié)構(gòu)的空間位移，實(shí)現(xiàn)對(duì)大跨鋼桁架-拱結(jié)構(gòu)卸載順序的優(yōu)化和卸載過程的控制。
[0029]模型分析:采用SAP2000軟件建立連接體大跨度空間結(jié)構(gòu)和地拉梁的整體模型，按照現(xiàn)場(chǎng)施工工況對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算分析，并得出理論分析結(jié)果。監(jiān)測(cè)方案:依照施工工況，定期對(duì)上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、撓度、地拉梁的應(yīng)力、水平位移進(jìn)行檢測(cè)，并與理論成果進(jìn)行對(duì)比。
[0030]本發(fā)明如圖1所示為鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力地拉梁組合結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，最上面的拱結(jié)構(gòu)最上方為鋼桁架，預(yù)應(yīng)力索置于橋底連接橋底兩端。
[0031]1.通過有限元軟件SAP2000對(duì)連接體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的建模分析，圖2是有限元鋼結(jié)構(gòu)模型示意圖。對(duì)每次張拉前后的應(yīng)力、變形進(jìn)行計(jì)算，得變化數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整。
[0032]根據(jù)施工步驟，主要對(duì)以下四種工況進(jìn)行計(jì)算分析:
[0033]Cl工況:澆筑承臺(tái)至-5.0m,屋蓋設(shè)有臨時(shí)支撐。
[0034]C2工況:澆筑承臺(tái)至-0.5m，屋蓋設(shè)有臨時(shí)支撐，格構(gòu)柱柱腳為剛接，混凝土桁架HJLl施工至-3.65m,預(yù)應(yīng)力張拉至0.16fptk。
[0035]C3工況:拆除屋蓋臨時(shí)支撐，預(yù)應(yīng)力張拉至0.26fptk。
[0036]C4工況:預(yù)應(yīng)力張拉至0.42fptk。
[0037]2.在地拉梁兩側(cè)承臺(tái)混凝土澆筑完畢，在承臺(tái)各處分別布置測(cè)點(diǎn)，圖3是鋼桁架和拱結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖。圖4為連接體空間位移基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)圖。
[0038]3.用LeicaGDFlll-1型號(hào)全站儀(該全站儀精度為0.1mm)記錄其坐標(biāo)；待上部鋼結(jié)構(gòu)主體吊裝完成，布置應(yīng)力傳感器和反光片，圖5、圖6為承臺(tái)水平位移監(jiān)測(cè)的全站儀和測(cè)點(diǎn)反光片布置圖。通過LeicaGDFlll-1型號(hào)全站儀測(cè)量反光片的初始位置和應(yīng)力計(jì)的初始度數(shù)。
[0039]4.張拉設(shè)備為YC50QX千斤頂和ZB4-500電動(dòng)高壓油泵，張拉對(duì)稱進(jìn)行。定期測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)，重點(diǎn)對(duì)每次卸載和張拉后的應(yīng)力、位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。
[0040]5.張拉預(yù)應(yīng)力至0.16fptk,讀取應(yīng)力傳感器和全站儀的讀數(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)力和空間位移的變化，并通過DPS儀器監(jiān)測(cè)格構(gòu)柱柱腳的應(yīng)力變化。一旦測(cè)量應(yīng)力值超過200MPa，應(yīng)立即停止預(yù)應(yīng)力張拉或者胎架的卸載，對(duì)施工方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。如果應(yīng)力值未超過200MPa但波動(dòng)明顯或承臺(tái)、主體結(jié)構(gòu)位移偏離理論值過大，應(yīng)對(duì)下一次的張拉值合理減小，實(shí)現(xiàn)張拉方案的優(yōu)化和安全管理。
[0041]針對(duì)鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力共同作用形成的大跨度結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的卸載和預(yù)應(yīng)力張拉過程中，通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力索內(nèi)的應(yīng)力，結(jié)合全站儀監(jiān)測(cè)桁架結(jié)構(gòu)與拱結(jié)構(gòu)的空間位移，并依照4中的方法進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)大跨鋼桁架-拱結(jié)構(gòu)卸載順序的優(yōu)化和卸載過程的控制。
[0042]綜上所述，本發(fā)明提供的鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力地拉梁組合結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)方案彌補(bǔ)了以往單一分析鋼桁架或者地拉梁的不足，可以更加精確的進(jìn)行全過程的監(jiān)控。同時(shí)，通過全過程仿真分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移，計(jì)算值較準(zhǔn)確，對(duì)卸載設(shè)備選取及方案確定具有重要參考作用?？傊?，本發(fā)明提供的鋼桁架、拱結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力地拉梁組合結(jié)構(gòu)的控制方案，可廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐卸載施工中，實(shí)時(shí)量測(cè)簡(jiǎn)便、精度高，能更好的保障安全。并且能將鋼桁架和地拉梁有機(jī)結(jié)合起來，從而考慮卸載對(duì)地拉梁的影響和預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)鋼桁架的影響，彌補(bǔ)單獨(dú)研究鋼結(jié)構(gòu)卸載或者預(yù)應(yīng)力張拉的不全面性。
[0043]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)，其特征在于:按照以下步驟進(jìn)行: 步驟1:通過有限元軟件SAP2000對(duì)連接體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的建模分析； 步驟2:在地拉梁兩側(cè)承臺(tái)混凝土澆筑完畢，在承臺(tái)各處分別布置測(cè)點(diǎn)； 步驟3:用Leica⑶F111-1型號(hào)全站儀記錄其坐標(biāo)，待上部鋼結(jié)構(gòu)主體吊裝完成，布置應(yīng)力傳感器和反光片，通過Leica⑶F111-1型號(hào)全站儀測(cè)量反光片的初始位置和應(yīng)力計(jì)的初始度數(shù)； 步驟4:對(duì)每次卸載和張拉后的應(yīng)力、位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄； 步驟5:張拉預(yù)應(yīng)力至0.16fptk,讀取應(yīng)力傳感器和全站儀的讀數(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)力和空間位移的變化，并通過DPS儀器監(jiān)測(cè)格構(gòu)柱柱腳的應(yīng)力變化，一旦測(cè)量應(yīng)力值超過200MPa，應(yīng)立即停止預(yù)應(yīng)力張拉或者胎架的卸載，對(duì)施工方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，如果應(yīng)力值未超過200MPa但波動(dòng)明顯或承臺(tái)、主體結(jié)構(gòu)位移偏離理論值過大，應(yīng)對(duì)下一次的張拉值合理減小，實(shí)現(xiàn)張拉方案的優(yōu)化和安全管理。
2.按照權(quán)利要求1所述基于預(yù)應(yīng)力張拉監(jiān)控的大跨鋼桁架拱結(jié)構(gòu)卸載控制技術(shù)，其特征在于: 所述步驟1中對(duì)以下四種工況進(jìn)行計(jì)算分析: C1工況:澆筑承臺(tái)至-5.0m，屋蓋設(shè)有臨時(shí)支撐； C2工況:澆筑承臺(tái)至-0.5m，屋蓋設(shè)有臨時(shí)支撐，格構(gòu)柱柱腳為剛接，混凝土桁架HJL1施工至-3.65m,預(yù)應(yīng)力張拉至0.16fptk ； C3工況:拆除屋蓋臨時(shí)支撐，預(yù)應(yīng)力張拉至0.26fptk ； C4工況:預(yù)應(yīng)力張拉至0.42fptk。
【文檔編號(hào)】E04G21/12GK104314175SQ201410555134
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】楊進(jìn)文, 張怡, 魯開明, 王進(jìn) 申請(qǐng)人:南京建工集團(tuán)有限公司