[發明專利]有限元同步分析的斜懸挑安全智能施工系統及方法

有效

• 申請號: 202010933787.2
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112069583B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 金仁才;尹萬云;李志濤;張辰嘯;賈冬云;陶清林;孔炯;錢元弟;王瀚;房政
• 申請（專利權）人: 中國十七冶集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;E04G21/00;G06F119/14
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 王益西

本發明公開了有限元同步分析的斜懸挑安全智能施工系統及方法，包括已建成結構、斜懸挑結構模板、智能調控拉索、頂端位移測點支架和計算機有限元模型；斜懸挑結構模板安裝在已建成結構上，斜懸挑結構模板上設有多個模板側邊拉索穿孔；斜懸挑結構模板的頂端上布置有局部坐標X方向測點、局部坐標Y方向測點、局部坐標Z方向測點；所述智能調控拉索一端與已建成結構上的預埋件連接，另一端與斜懸挑結構模板上設有的多個模板側邊拉索穿孔連接。本發明通過在施工前建立有限元結構模型和三維六自由度的斜拉索體系，得出合適的斜拉索拉力，通過計算機有限元模型不斷對拉力值進行實時調節，從而進一步提高施工的安全性和施工進度。

技術領域

本發明涉及土木工程施工技術領域，具體為有限元同步分析的斜懸挑安全智能施工系統及方法。

背景技術

在大型公共建筑中，一些體育館的看臺，或者建筑的特殊造型需要會存在一些斜懸挑結構，斜懸挑結構不同于普通懸挑結構，在施工過程中，斜懸挑結構在混凝土澆筑過程中，不僅存在巨大的豎向力作用，還有非常大的水平荷載作用，常規的支撐模板在施工過程中非常麻煩，并且由于平臺支撐結構對豎向荷載抵抗能力高，但對水平推力的抵抗能力非常弱，特別是常規的腳手架體系，由于其基礎形式為浮放，難以承擔如此大的荷載，這造成了施工的不安全性和人力物力的巨大消耗。

為了解決上述情形中的問題，經過大量的試驗研究和理論分析發現，利用斜拉索體系，可以將斜懸挑體系施工過程中的水平推力轉化為拉索的拉力，然后轉換到已建成結構上，但是僅僅這樣，這種體系還有重大缺陷，因為多根拉索建立的體系為超靜定體系，內部就存在濫竽充數的拉索，這些拉索對整體模板體系的受力平衡可能影響不大，但是他們會導致局部模板體系失衡，導致局部尺寸不準確，極端情況下，也會引起整體模板體系的各個擊破現象；第二，在施工過程中，混凝土澆筑過程是一個逐步的過程，很多情況下是分段澆筑的，因此受力是逐步的，而拉索提前預緊會導致模板體系受到過大的變形，并且會導致構件的施工精度難以控制。因此，最好的辦法是根據澆筑過程中的荷載逐步拉動拉索，反饋拉索實際受力，排除濫竽充數的情況，并且控制關鍵位移指標，來達到需要的施工精度。

關鍵位移指標一般位于模板的頂點，一般情況下，控制豎向和水平位移即可，但是對于斜懸挑結構，為進一步提高施工安全性和施工精度，需要不僅對構件的頂點三個平動自由度，還要對剩下的三個旋轉自由度都進行測量并控制，特別是沿著構件軸線的扭轉自由度，此扭轉過大，會導致施工模板體系的失效，造成安全事故。

專利公開號CN102936962A公開了一種采用臨時鋼架支撐的傾斜懸挑鋼結構施工方法，在安裝傾斜懸挑鋼桁架時，采用鋼框架搭建臨時支撐結構，將桁架拆分為若干個吊裝單元分段吊裝，在分段節點處下方布置臨時支撐，并在臨時支撐上部，安裝轉換結構，使鋼桁架在非受力狀態下吊裝后焊接組裝，最后，拆除轉換結構和臨時支撐。該專利的目的是為了提高桁架準確就位和安裝精度，適用于大跨度、大重量及大傾斜角度的懸挑鋼結構中；其并未涉及如何實現對混凝土泵的流量進行監測，以及自動對拉索的張力進行調節的相關技術特征。

發明內容

本發明的目的在于提供有限元同步分析的斜懸挑安全智能施工系統及方法，通過在施工前建立有限元結構模型和三維六自由度的斜拉索體系，得出合適的斜拉索拉力，通過計算機有限元模型不斷對拉力值進行實時調節，從而進一步提高施工的安全性和施工進度，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

有限元同步分析的斜懸挑安全智能施工系統，包括已建成結構、斜懸挑結構模板、智能調控拉索、頂端位移測點支架和計算機有限元模型；所述斜懸挑結構模板安裝在已建成結構上，斜懸挑結構模板上設有多個模板側邊拉索穿孔；所述斜懸挑結構模板的頂端上布置有局部坐標X方向測點、局部坐標Y方向測點、局部坐標Z方向測點；

所述智能調控拉索一端與已建成結構上的預埋件連接，另一端與斜懸挑結構模板上設有的多個模板側邊拉索穿孔連接；