大跨度拱形桁架结构拆撑卸载过程受力性能分析与监测

作     者：乔闯 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何建

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：拱形桁架结构 结构施工监测 同步卸载 非同步卸载 

摘      要：工程施工作为一种人为因素,会对结构在施工阶段和正常服役阶段的受力性能产生影响。研究大跨度空间钢结构在拼装、提升、滑移和拆撑卸载等施工阶段的结构受力变化规律,对于结构在施工阶段的安全评估具有重要的意义。本文以哈尔滨站高架站房二期改造工程中的两部分大跨度拱形钢管桁架结构为研究对象,针对桁架结构的拆撑卸载过程进行了模拟分析和实时监测,得到同步和非同步卸载施工方法对拱形桁架结构在卸载时段内的受力变化过程和结构最终受力状态的影响差别,为同类工程施工提供了参考。主要研究内容如下:(1)基于线弹性时变力学的一次性建模方法建立哈尔滨站大跨度拱形桁架结构的有限元模型,通过对卸载数量和卸载顺序等参数的变量控制,对两阶段结构的液压千斤顶进行同步和非同步卸载施工过程的模拟,分析对比钢桁架结构整体与局部的受力和位移变化情况,确定施工过程中结构的关键受力构件,并以此为依据,结合工程施工方案制定了结构拆撑卸载施工过程的监测方案。(2)对两阶段桁架结构拆撑卸载过程的数值模拟结果进行分析,得出拱形桁架结构在拆撑卸载施工过程中各杆件的受力变化趋势并总结其规律。通过对第二阶段桁架结构在两种拆撑卸载方式下的模拟结果对比,研究了拱形桁架结构在施工过程中施工行为间的交叉影响,得出各卸载方式对结构整体受力性能的影响差异。同步卸载方式下的桁架整体受力表现优于非同步卸载。(3)基于拆撑卸载施工过程的监测方案,确定了所用传感器的类型、数量及布置位置,并根据现场所得的实时应变监测数据和数值模拟结果的对比,研究了各卸载方式下结构监测点位的应变变化情况及原因。由对比结果来看,监测与模拟结果的整体趋势基本吻合,拱形桁架结构在非同步卸载过程中的稳定性较差,受力变化复杂,拆撑卸载后主桁架继续承受荷载的能力减弱,同步卸载方式能更好地保证拱形桁架结构在拆撑卸载施工过程中的安全。本文为同类工程的拆撑卸载施工提供了指导性的参考和建议。