[發明專利]預應力鋼結構施工過程有限元仿真方法

在審

• 申請號: 202110495591.4
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113094844A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 黃坤坤;成張佳寧;汪玲;成軍;曾鍇楠
• 申請（專利權）人: 成張佳寧
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/04;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

1.一種預應力鋼結構施工過程有限元仿真方法，其特征是：采用分析模型處理：

（1）分析軟件

采用通用有限元設計軟件，施工階段采用非線性累加模型；

（2）單元類型：

梁構件采用梁單元；桁架桿件采用桁架單元；拉索和鋼拉桿采用僅受拉的索單元；

（3）材料特性：

鋼材彈性模量為2.06×10⁵MPa，泊松比為0.3，溫度膨脹系數為1.2×10^-5；拉索彈性模量為1.6×10⁵MPa，泊松比為0.3，溫度膨脹系數為1.2×10^-5；

（4）荷載條件：

根據施工過程考慮結構自重，自重系數取1.2，鋼桁架加工制作及合攏時的溫度效應，拉索的初始張拉力為1200kN；

（5）邊界條件：

支撐胎架采用節點彈性支承，并對照現場實際情況布置支撐位置；支座卸載落架前結構支撐在滑移鋼軌上采用多折線性節點彈性支撐，按照此種設置可以考慮到滑移支座和滑軌之間的20mm的空隙，且通過變換節點坐標系來考慮斜支座的影響；支座卸載落架后焊接球支座后結構采用鉸支座。

2.根據權利要求1所述的預應力鋼結構施工過程有限元仿真方法，其特征是：有限元仿真時，考慮施工過程中三個階段的溫度效應：

（1）鋼桁架加工制作及合攏時的溫度效應；

（2）滑移前第一次張拉時的溫度效應；

（3）二次力值調整時的溫度效應；

這三個溫度效應的技術處理方法如下：

鋼桁架加工制作及合攏時的溫度效應：

設加工溫度為T1=20℃，在秋冬時節合攏，合攏時的溫度為T2=15℃；這樣加工制作時的溫度為軟件系統默認溫度，合攏時考慮降溫△T1=-5℃；

滑移前第一次張拉是的溫度效應：

設張拉時和合攏時的溫差為-2.5℃，則增加溫差荷載步為△T2=-2.5℃；

二次力值調整時的溫度效應：

根據二次力值調整時實施溫度，考慮溫度荷載步為△T3=-2.5℃。

3.根據權利要求1所述的預應力鋼結構施工過程有限元仿真方法，其特征是：有限元仿真時，設定支座及約束條件：

支撐架與桁架之間的連接及桁架拼接過程中布置纜風繩確保各向穩定，因此在仿真計算模型中，支撐架與桁架之間采用三自由度約束，其中豎向為僅受壓約束，水平向為單向鉸約束；

桁架支座的斜向約束，支座偏斜角度15°，滑移之前僅約束單向自由度，且支座與滑軌之間的縫隙沿跨向為±20mm；滑移結束卸載后，在二次力值調整前采用三自由度約束。