• ISSN 0258-2724
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交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法

姜正荣 苏延 石开荣 李之吉 魏德敏 梁霖

姜正荣, 苏延, 石开荣, 李之吉, 魏德敏, 梁霖. 交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210677
引用本文: 姜正荣, 苏延, 石开荣, 李之吉, 魏德敏, 梁霖. 交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210677
JIANG Zhengrong, SU Yan, SHI Kairong, LI Zhiji, WEI Demin, LIANG Lin. Construction Optimization Method for Cable Domes with Alternately Lifting and Tensioning[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210677
Citation: JIANG Zhengrong, SU Yan, SHI Kairong, LI Zhiji, WEI Demin, LIANG Lin. Construction Optimization Method for Cable Domes with Alternately Lifting and Tensioning[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210677

交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210677
详细信息
    作者简介:

    姜正荣(1971—),男,副教授,博士,研究方向为大跨度空间结构, E-mail:zhrjiang@scut.edu.cn

    通讯作者:

    石开荣(1978—),男,副教授,博士,研究方向为预应力钢结构, E-mail:krshi@scut.edu.cn

  • 中图分类号: TU394

Construction Optimization Method for Cable Domes with Alternately Lifting and Tensioning

  • 摘要:

    为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法. 首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移,并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比. 结果表明:交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力,降幅最大达61.83%,避免了施工成型前索杆内力的大幅波动,且结构位形变化较平缓,相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m,平均结构应变能较低,仅为55.03%,优化效果显著,验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性.

     

  • 图 1  交替提升与张拉施工过程

    Figure 1.  Construction process of alternately lifting and tensioning

    图 2  施工优化流程

    Figure 2.  Flowchart of construction optimization

    图 3  分析模型

    Figure 3.  Analytical model

    图 4  施工过程中撑杆上端节点的竖向位移

    Figure 4.  Vertical displacements of upper nodes on struts during construction

    图 5  施工过程中的最外圈索杆内力

    Figure 5.  Internal forces of outermost ring members during construction

    图 6  施工过程中的中圈索杆内力

    Figure 6.  Internal forces of middle ring members during construction

    表  1  构件截面面积及初始预应力

    Table  1.   Section areas and initial prestresses of members

    杆件
    编号
    截面面
    积/mm2
    初始预应
    力/kN
    杆件
    编号
    截面面
    积/mm2
    初始预应
    力/kN
    JS1 7260 1551.73 XS3B 9310 1636.83
    JS2A 8370 521.39 HS1 10050 1294.26
    JS2B 8370 1134.31 HS2 15080 3005.37
    JS3A 9310 1829.04 SLH 9896 1551.55
    JS3B 9310 1962.96 XLH 8262 171.97
    XS1 7260 174.38 NCG 7383 −29.02
    XS2A 8370 455.77 CG1 8262 −307.07
    XS2B 8370 786.26 CG2A 9896 −509.03
    XS3A 9310 1636.76 CG2B 9896 −509.05
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    表  2  不同方案的施工步骤

    Table  2.   Construction procedures of different schemes

    施工
    步骤
    方案一
    (交替提升与张拉)
    方案二
    (仅张拉最外圈斜索)
    1  XS3 预留3% 张拉长度安装,内拉环与设计标高间距 h1 + h2 + h3  XS3 预留 3% 张拉长度安装
    2 内拉环提升 h1
    3 张拉 1% 索长 张拉 1% 索长
    4 内拉环提升 h2
    5 张拉 1% 索长 张拉 1% 索长
    6 内拉环提升 h3,达到设计标高
    7 XS3 张拉至设计长度 XS3 张拉至设计长度
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    表  3  不同方案的结果对比

    Table  3.   Comparison of results between different schemes

    方案 μ/% 平均结构
    应变能/(kN·m)
    脊索 斜索 环索 撑杆
    16.47 38.04 37.88 15.99 230.66
    43.15 64.29 48.01 35.80 419.18
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-17
  • 修回日期:  2022-01-07
  • 网络出版日期:  2024-04-01

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