计算机技术在大跨度管桁架结构施工中的应用

发布时间:2022-05-28 16:00:09   来源:作文大全    点击:   
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zoޛ)j首总结和介绍了如AutoCAD、Xsteel和钢结构安装施工仿真软件等计算机技术在这种复杂结构体系施工过程中的应用。

关键词:计算机技术;大跨度;相贯连接;空间曲面管桁架

1工程概况

西宁站房及西宁西过渡工程由线侧站房、高架站房及站台无柱雨棚组成,站房和站台之间通过高架候车厅和出站地下通道相连。高架站房主要采用预应力混凝土框架结构,局部采用压型钢板与钢筋混凝土非组合楼板结构,柱为预应力混凝土柱,屋盖结构采用钢结构平面桁架,总覆盖面积为41000m2;水平投影尺寸250.36m×255.4m。

2Xsteel软件的应用

1.1建立三维模型

通过Xsteel强大的三维建模系统,能够在虚拟的空间中搭建一个完整的钢结构模型,通过模型能够更清楚的看到构件与构件的连接,这保证了模型的准确性。通过模型能够自动生成一些报表,如材料报表、构件表面积报表、螺栓报表、构件报表。;构件表面积报可以根据它估算油漆使用量;材料报表可以估算每种规格的钢材使用量。报表能够服务于整个工程,是今后工程预算、工程管理的重要依据。Xsteel可以自动生成的构件详图和零件详图,通过AutoCAD进行深化设计创建施工详图。通过零件图可以得到数控切割机所需的文件,实现钢结构设计和加工自动化。

1.2相贯线节点的切割下料

大跨度空间管桁架工程的钢管杆件繁多,规格类型不一,而且是两管、三管直至多管相贯,要对大跨度空间管桁架工程的杆件进行下料和加工,首先需要采用AutoCAD软件和Xsteel软件根据原设计建立整个结构的三维仿真模型,并根据施工方法的选择对桁架进行合理分割以及节点设计,将整个主体结构分解成各个单独的杆件和单元件,并分别进行绘制,从而进行下料程序的编制。

3AutoCAD软件的应用

3.1拼装胎架的制作

由于西宁站房钢结构主桁架是长度较大的变曲率弧形空间结构,且相贯杆件较多,因此,就需要在拼装过程通过计算机技术进行定位控制,从而使拼装的构件质量达到规范和设计的要求。

由于每片桁架均在同一竖直平面内,因此选择采用平拼+立拼的组装方法。首先根据AutoCAD确定桁架上下弦杆的中心轴线控制点的坐标,并用全站仪投影放样在拼装平台的胎架上。

3.2吊装工艺计算

传统的计算方法要通过手工解数学几何函数,计算繁琐,出错率高。而在AutoCAD中,利用其简便的尺寸功能便能够直接在绘制的草图中测量其数值,而且保证精度。

吊装工艺计算主要包括以下几点关键参数的计算:

(1)在吊装立面图中,被吊设备外边缘与吊车扒杆外边缘之间的最小安全距离。该距离决定设备是否卡杆。

(2)吊车钩头动滑轮组与杆头定滑轮组之间钢丝绳的余量长度。该长度决定吊装作业是否在安全范围内进行。

(3)吊车在回转过程中空中的构件与扒杆、其他设备之间的最小安全距离。该距离决定吊装过程是否发生物体干涉。

此外,根据扒杆角度、吊装高度、构件重量,利用cad绘制草图,结合吊车工况,可以方便的选择吊车类型。

3.3工程资料编制

工程建设工程中,要求工程资料与工程建设同步进行,工程资料的完善与否将影响到工程的各步验收交工、工程计量及项目部的资金运转。建筑工程中施工方案、技术交底、隐蔽工程验收等资料非常多。而这些资料的编制往往需要附施工图。传统的手工绘图已经不适应工程建设的需要,现在使用的办公软件word、excel等软件的绘图功能相对于AutoCAD软件在绘图功能上相差很多,很难完成复杂图形的绘制。利用AutoCAD软件强大的绘图能力,且能够自由地在word、excel等软件中转换。因此运用AutoCAD软件辅助施工资料的编制中有很重要的作用。

4仿真模拟软件的应用

仿真系统的主要内容有外景仿真、安装仿真、应力与变形分析等。复杂的空间钢桁架工程如要顺利进行安装,最好事先使用计算机进行安装过程的仿真模拟。对安装过程中吊车每一勾的工况进行模拟,确保构件的挠度变形和各个部位的应力在规范允许的范围内,检验构件安装中与其它构件及支架的碰撞与干涉问题,得出正确的安装方式,提高施工效率;

本工程采用有限元软件MIDAS795进行仿真模拟计算。

4.1站房吊装计算

站房采用履带吊分4块吊装装,因站房主桁架结构对称且其他桁架类型相似,以其中一榀桁架为例进行吊装过程中的验算,以下是典型工况的计算。

分块吊装时考虑动力系数1.2倍,站房分块b吊装单元整体变形(mm)如下:

由计算结果可知:在吊装过程中,桁架分段整体变形为3.7

4.2站房屋盖滑移计算

本工程站房屋盖采用滑移施工,滑道设于预应力混凝土柱顶侧面,共设四条滑道,每条滑道由两根钢轨组成,每条钢轨下分别设置钢梁,为保证滑移施工的顺利进行,采用有限元软件MIDAS795对滑移过程中屋盖和滑移钢梁的变形、应力等情况进行分析。滑移轨道钢梁布置如下图所示:

上图中,砼柱间距21.5m,轨道钢梁为H650×300×12×20,材质Q345B,为减小滑移钢梁在屋盖结构滑移过程中的变形,保证其受力满足要求,在砼柱中间格构式支撑(截面1500×1500,立杆φ180×10,腹杆φ89×6,材质Q235B),滑移过程中钢梁和混凝土柱主要受自重D。

滑移施工首先在A区站房北侧端部搭设高空拼装平台,然后按C区吊装分段原则把钢屋架分为每两榀为一个单元在平台进行拼装,将屋架卸载后滑至距离轨道端部17.19m(3个榀距)位置,接着进行第二个单元的平台拼装,卸载后滑到轨道并与第一个单元进行中间桁架和系杆的嵌补,将整体滑出11.46m(2个榀距)后等待与第三个单元连接。按此依次滑移钢屋盖。经过分工况进行滑移过程中屋盖、支撑、钢梁、砼柱、钢梁的位移和应力的验算,在弯矩的作用下砼梁的强度和裂缝均能满足规范要求。

5结束语

西宁站钢结构工程通过计算机技术的合理运用,在施工进度、质量、安全等方面取得了良好效果。随着钢结构行业的不断发展,大跨度、复杂、异型的结构形式不断涌现,施工中的技术难度也不断增大,而现代计算机技术的应用与实践为不断创新的结构形式、施工技术提供了有力的保障;同时也对施工技术人员提出了更高的要求。

参考文献

[1]王广明,万玉新.现代计算机软件虚拟技术在吊装施工领域中的应用.石油化工建设,2012(4)

[2]唐兵传,贾艳峰.大跨度空间曲面管桁架施工技术.中国钢结构协会四届四次理事会暨2006年全国钢结构学术年会论文集,2006