大跨度钢桁架施工过程中杆件力学特性研究

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大跨度钢桁架具有自重轻、经济性好、刚度大、抗震性能好、形式多样化等优点,很多国内外学者对其研究成果极大地促进了国内外大跨度钢桁架结构的发展,此外钢桁架安装施工工艺和施工现场监测方法也在不断地创新。为保证施工安全,工程采用有限元分析和施工监测具有重要性及必要性。本文以邯郸市某标准件研究院施工项目工程实例为依据,采用有限元模型分析与施工现场监测相结合的方法,研究了大跨度钢桁架在两种不同施工方案下对应测试杆件的应力变化,又通过对比两种施工方案的杆件应力、节点位移变形、结构稳定性及施工环境,综合分析了两种施工方案的优缺点,为以后类似工程施工选择施工方案提供参考依据,最后对测试杆件应变随时间变化的规律进行了深入的探究,主要内容如下:(1)当单榀钢桁架吊装施工时,最不利杆件为吊点处的上弦杆;当单榀钢桁架安装完成后,应力最大杆件为跨中处上弦杆。(2)两榀钢桁架在进行整体吊装施工时,最不利杆件为次桁架腹杆;当两榀钢桁架安装完成后,应力最大杆件为次桁架的上弦杆。(3)从应力、位移变形、稳定性及作业环境各方面综合对比两种施工方案发现,与单榀钢桁架施工相比,采用两榀钢桁架整体施工时,最不利杆件应力减小50%,位移变形减小90%,稳定系数更高,施工速度更快、工期缩短。但两榀钢桁架整体吊装施工时,所需要的施工机械多、施工场地大,而单榀钢桁架施工灵活、场地限制小,具体工程要选择合适的施工方案,以保证施工顺利完成。(4)通过对两种施工方案测试杆件应变随时间变化的规律研究,确定了测试杆件应变曲线拟合方程的类型及最高次幂,并对曲线方程研究的意义及使用方法作了说明,这对类似工程施工具有十分重要的指导意义。
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