CN112711891A - 空间缆索悬挂结构施工控制方法 - Google Patents

空间缆索悬挂结构施工控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种空间缆索悬挂结构施工控制方法,本发明在施工前进行空间缆索悬挂结构的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度实测和调整,开始后通过实时监测结构状态,并评估结构实际状态与标准值是否匹配,如结构当前状态在标准值范围内则直接开展下一工况施工,如不符合预期则需要,对结构状态进行调控,使结构状态满足预期后方可继续施工。本发明可以在使用少量监测设备的情况下,实现包括索力在内的索缆结构内力及变形状态的监测,结构内力及索缆索力控制更加精准,施工过程具有实施方便安全可靠的效果。

Description

空间缆索悬挂结构施工控制方法
技术领域
本发明涉及一种空间缆索悬挂结构施工控制方法。
背景技术
索结构通过张拉成型,张拉方法、工艺、顺序对结构成型后受力状态存在一定影响。同样索结构包括边界条件误差、结构构件误差等在内的初始状态对索结构最终成型状态也存在着重要的影响。
空间索缆结构施工控制流程主流流程为,施工前对结构进行计算,确定各根索的张拉顺序、张拉分级。为获取结构力学状态,施工过程中对索力及变形进行测量,并将采实测试数据与计算获得的理论数据进行对比,对存在的误差进行分析,根据分析结果开展控制措施,使得最终结构形态逼近理论状态。
索结构张拉施工常采用千斤顶对某一根或某几根索进行张拉,受千斤顶数量限制很少采用整体张拉成型的施工方法,施工中通常采用分批分级张拉,这种施工方法造成后面施工拉索对已施工完成拉索索力产生影响,施工前必须对对这种影响进行详细计算,确定影响值。
在索力监测方面,了获取各个工况下关键构件或索缆的受力状态,必须安装大量传感器,对构件应力、变形以及拉索的索力等进行监测,其中最重要的是索力及结构整体形态两个关键指标。
索力监测常用方法主要有磁通量法、振动法、压力环法等,其中磁通量法和压力环法准确性较高,但这两种方法在使用上均存在一定的制约,磁通量需要在索施工前安装磁通量传感器,且该种传感器不能拆卸,同时还必须进行张拉标定,且价格昂贵。压力环法需要在拉索锚头 后面安装压力环,安装压力环后在一定程度上影响了索的美观和受力安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间缆索悬挂结构施工控制方法。
为解决上述问题,本发明提供一种空间缆索悬挂结构施工控制方法,包括:
步骤S1,根据空间缆索悬挂结构建立有限元仿真模型;
步骤S2,对施工现场空间缆索悬挂结构的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度进行实测,得到构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值,同时将构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值与对应的预设标准值进行对比,将一次实测值与预设标准值有不一致的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度定义为偏差项,将偏差项中的一次实测值与预设标准值之间的差值称为偏差值,将各个偏差项的偏差值转换为对应的预设标准值的偏差百分比;
步骤S3,以步骤S2中得到的不同的偏差项为参数,以偏差项对应的偏差百分比为变化幅度,并以所述有限元仿真模型为基础,进行参数敏感性分析,以获得对施工现场空间缆索悬挂结构的构件内力及变形的影响程度大于预设阈值的各个偏差项,作为敏感偏差项;
步骤S4,以预设标准设定施工现场空间缆索悬挂结构的构件内力及变形的限值,获得超过限值的敏感偏差项及其变形位置;
步骤S5,将步骤S2得到的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值与预设标准值之间的偏差值赋值到所述有限元仿真模型,对步骤S4中得到超过所述限值的敏感偏差项进行试算,以确定各个超过所述限值的敏感偏差项的待调整量;
步骤S6,根据步骤S5中确定的各个超过所述限值的敏感偏差项的待调整量,在现场施工过程中对构件尺寸、支座位置、索缆长进行调整,从而确保施工完成后结构构件的内力及变形满足预设要求;
步骤S7,在现场施工前对构件尺寸、支座位置、索缆长调整,对调整后的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度再次进行实测,得到构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的二次实测值,根据尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的二次实测值修正所述有限元仿真模型,并基于修正后的有限元仿真模型计算获得缆索悬挂结构中的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值,并以此计算值作为后续施工中与传感器测量值对比的依据,用以评判施工是否安全、结构质量是否可靠和是否可进行下一工况施工的依据。
步骤S8,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,将索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值与索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值进行比较,若一致,则继续施工,若不一致,则更改施工顺序、增加临时措施,并修正索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,直到索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值与索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值一致后,继续施工。
进一步的,上述方法中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在各根索缆上的倾角传感器获取各根索缆与铅垂线的角度的实际值;
通过装在各个千斤顶下面的压力传感器获取各个千斤顶的支撑反力的实际值,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下;
基于各根索缆与铅垂线的角度的实际值和对应千斤顶支撑反力值,计算得到该工况下的索缆的内力的实际值。
进一步的,上述方法中,基于各根索缆与铅垂线的角度的实际值和对应千斤顶支撑反力值,计算得到该工况下的索缆的内力的实际值,包括:
根据如下公式得到计算得到该工况下的各根索缆的内力的实际值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
Figure 701384DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
其中,G为通过测量得到的空间缆索悬挂结构的自重;
Figure 520173DEST_PATH_IMAGE004
为通过测量得到的千斤顶第k次回缩后的支撑反力;
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
为第i根索缆在千斤顶第k次回缩后的竖向分力,
Figure 201821DEST_PATH_IMAGE006
为在千斤顶第k次 回缩后的第i根索缆与铅垂线夹角。
进一步的,上述方法中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆之外的构件的内力的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在构件结构表面的应变传感器获取该工况下的索缆之外的构件的内力的实际值。
进一步的,上述方法中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在千斤顶上的各个行程传感器获取该工况下支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程的实际值,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下。
进一步的,上述方法中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的千斤顶的支撑反力实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在各个千斤顶下面的压力传感器获取各个千斤顶支撑反力,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下。
进一步的,上述方法中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索夹的空间位置的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在构件附近的全站仪获取该工况下的索夹的空间位置的实际值,其中,所述索夹连接于索缆与构件,索缆与索缆之间。
进一步的,上述方法中,步骤S8,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,包括:
在千斤顶的行程的每达到一次预设距离阈值时,则判断为达到工况触发条件,则获取在现场施工过程中当前工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值。
与现有技术相比,本发明在施工前进行空间缆索悬挂结构的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度实测和调整,开始后通过实时监测结构状态,并评估结构实际状态与标准值是否匹配,如结构当前状态在标准值范围内则直接开展下一工况施工,如不符合预期则需要,对结构状态进行调控,使结构状态满足预期后方可继续施工。本发明可以在使用少量监测设备的情况下,实现包括索力在内的索缆结构内力及变形状态的监测,结构内力及索缆索力控制更加精准,施工过程具有实施方便安全可靠的效果。本发明将施工前结构及支座调整、索力计算方法、实时监测数据、工况判断方法集成至一个方法中,该方法能够根据实测数据计算索力,并将实时监测数据与计算的索力与判断识别出的该工况下的理论值进行自动对比,评估施工过程中结构状态是否符合预期。
附图说明
图1是本发明一实施例的空间缆索悬挂结构施工控制方法的流程图;
图2是本发明一实施例的空间缆索悬挂结构体系的示意图;
图3是本发明一实施例的倾角传感器的安装示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1~3所示,本发明提供一种空间缆索悬挂结构施工控制方法,包括:
步骤S1,根据空间缆索悬挂结构建立有限元仿真模型;
步骤S2,对施工现场空间缆索悬挂结构的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度进行实测,得到构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值,同时将构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值与对应的预设标准值进行对比,将一次实测值与预设标准值有不一致的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度定义为偏差项,将偏差项中的一次实测值与预设标准值之间的差值称为偏差值,将各个偏差项的偏差值转换为对应的预设标准值的偏差百分比,例如,构件设计长度为1m,实际测量长度为1.1m,则实测值与设计值的偏差为(1.1-1)÷1=10%);
步骤S3,以步骤S2中得到的不同的偏差项为参数,以偏差项对应的偏差百分比为变化幅度,并以所述有限元仿真模型为基础,进行参数敏感性分析,以获得对施工现场空间缆索悬挂结构的构件内力及变形的影响程度大于预设阈值的各个偏差项,作为敏感偏差项;
步骤S4,以预设标准设定施工现场空间缆索悬挂结构的构件内力及变形的限值,获得超过限值的敏感偏差项及其变形位置,以获得是哪些偏差项造成的构件内力及变形的超标以及对构件内力和变形影响程度较为敏感;
步骤S5,将步骤S2得到的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值与预设标准值之间的偏差值赋值到所述有限元仿真模型,对步骤S4中得到超过所述限值的敏感偏差项进行试算,以确定各个超过所述限值的敏感偏差项的待调整量,以满足结构的构件的内力及变形满足设计图纸及规范要求为目标;
步骤S6,根据步骤S5中确定的各个超过所述限值的敏感偏差项的待调整量,在现场施工过程中对构件尺寸、支座位置、索缆长进行调整,从而确保施工完成后结构构件的内力及变形满足预设要求;
步骤S7,在现场施工前对构件尺寸、支座位置、索缆长调整,对调整后的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度再次进行实测,得到构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的二次实测值,根据尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的二次实测值修正所述有限元仿真模型,并基于修正后的有限元仿真模型计算获得缆索悬挂结构中的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值,并以此计算值作为后续施工中与传感器测量值对比的依据,用以评判施工是否安全、结构质量是否可靠和是否可进行下一工况施工的依据;
步骤S8,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,将索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值与索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值进行比较,若一致,则继续施工,若不一致,则更改施工顺序、增加临时措施,并修正索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,直到索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值与索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值一致后,继续施工。
在此,落架法是依靠结构自身的重力作为荷载进行索缆张拉,变索缆主动张拉为被动受力的施工方法。本发明采用主体结构低位拼装,顶升挂索然后落架成型的方式进行索缆结构的体系转换,而不采用高位拼装挂索然后落架成型的方案,从而避免大型千斤顶张拉作业,具有安全性高操作简单的优点。
本发明在施工开始后通过实时监测结构状态,并评估结构实际状态与标准值是否匹配,如结构当前状态在标准值范围内则直接开展下一工况施工,如不符合预期则需要,对结构状态进行调控,使结构状态满足预期后方可继续施工。本发明可以在使用少量监测设备的情况下,实现索缆整体张拉,结构内力及索缆索力控制更加精准,施工过程具有实施方便安全可靠的效果。
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力的实际值,包括:
如图3所示,在现场施工过程中的某个工况下,通过装在各根索缆上的倾角传感器 9获取各根索缆与铅垂线的角度
Figure DEST_PATH_IMAGE007
的实际值;
通过装在各个千斤顶下面的压力传感器获取各个千斤顶的支撑反力的实际值,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下;
基于各根索缆与铅垂线的角度的实际值和对应千斤顶支撑反力值,计算得到该工况下的索缆的内力的实际值。
在此,本发明可以用采用可读支撑反力千斤顶进行结构顶升,顶升前通过计算获得千斤顶的布置位置及结构顶升量,千斤顶的位置及数量考虑千斤顶的经济性和安全性,顶升量以能够满足挂索为控制标准。
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,基于各根索缆与铅垂线的角度的实际值和对应千斤顶支撑反力值,计算得到该工况下的索缆的内力的实际值,包括:
根据如下公式得到计算得到该工况下的各根索缆的内力的实际值
Figure 782975DEST_PATH_IMAGE001
Figure 55825DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure 752123DEST_PATH_IMAGE003
其中,G为通过测量得到的空间缆索悬挂结构的自重;
Figure 768621DEST_PATH_IMAGE004
为通过测量得到的千斤顶第k次回缩后的支撑反力;
Figure 1019DEST_PATH_IMAGE005
为第i根索缆在千斤顶第k次回缩后的竖向分力,
Figure 444770DEST_PATH_IMAGE006
为在千斤顶第k次 回缩后的第i根索缆与铅垂线夹角。
在此,如图2和3所示,索缆可以包括:连接构件6的吊索1、连接构件6的环索3、连接各根吊索1的主索2和连接所述主索2的背索8,吊索1和主索2之间通过索夹连接4,支座5支撑于构件6下,千斤顶7支撑于构件6下。索夹主要用于索缆与索缆,索缆与构件6的连接。
鉴于索力直接测量存在的问题,但是当前倾角传感器测量精度高且安装方便,本发明通过采用倾角传感器测量索的空间状态,根据力学平衡原理建立矩阵方程。其思路是以各个方向的力学平衡为基础建立矩阵方程,通过解算方程计算得到索力。具体方法为:
由于缆索为空间布置,所有缆索力可以分解为竖向分力和水平向分力,
竖向分力方面:结构转换过程中,主体结构重力荷载由千斤顶支撑逐渐转移到索结构,体系转换过程中千斤顶支撑力的减少值,即是索缆竖向分力增加值。
因此,根据缆索根数,进行小范围内千斤顶下降,建立矩阵方程,从而能够求解出与结构相连的各根索的索力。然后开始正式体系转换,并将千斤顶支撑力实时输入方程,从而能够实时确定各根索的索力。
另外,体系转换过程中每个工况完成后对控制项进行监测,并将实际值与标准值进行对比。以此判断结构体系转换是否在可控范围内。
Figure 864250DEST_PATH_IMAGE008
(公式1)
其中,G为空间缆索悬挂结构的构件自重
Figure DEST_PATH_IMAGE009
—千斤顶的支撑反力
Figure 651815DEST_PATH_IMAGE010
—所有索缆结构竖向分力合力
Figure DEST_PATH_IMAGE011
(公式2)
Figure 676403DEST_PATH_IMAGE012
(公式3)
Figure DEST_PATH_IMAGE013
—第i根索缆的内力
Figure 727273DEST_PATH_IMAGE014
—第i根索缆与铅垂线夹角
由上式可知,随着千斤顶的回缩,千斤顶支撑合力不断变化,索缆与铅垂线的夹角 也发生变化,索力也发生变化,通过在每根索上设置倾角传感器,测量每根索缆与铅垂线的 夹角
Figure 634049DEST_PATH_IMAGE014
,在千斤顶合力已知的情况下,建立与索缆根数相同的方程数量,从而能够解算出每 根索的索力。
Figure 789087DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure 933761DEST_PATH_IMAGE003
(公式4)
其中n=与主体结构所连接的索缆数量;
Figure DEST_PATH_IMAGE015
:千斤顶第n次回缩后的支撑反力;
例如:
Figure 453735DEST_PATH_IMAGE016
:千斤顶第1次回缩后的支撑合力;
Figure DEST_PATH_IMAGE017
:千斤顶第2次回缩后的支撑合力;
Figure 284025DEST_PATH_IMAGE005
:i代表第几根索,k表示千斤顶第几次回缩;
例如:
Figure 977175DEST_PATH_IMAGE018
:第1根索缆在千斤顶第1次回缩后的竖向分力
Figure DEST_PATH_IMAGE019
:第2根索缆在千斤顶第1次回缩后的竖向分力
Figure 445196DEST_PATH_IMAGE020
:第n根索缆在千斤顶第1次回缩后的竖向分力
Figure DEST_PATH_IMAGE021
:第1根索缆在千斤顶第2次回缩后的竖向分力
通过上述方程式可精确计算得到
Figure 103449DEST_PATH_IMAGE022
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆之外的构件的内力的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在构件结构表面的应变传感器获取该工况下的索缆之外的构件的内力的实际值。
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在千斤顶上的各个行程传感器获取该工况下的支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程的实际值,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下。
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的千斤顶的支撑反力实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在各个千斤顶下面的压力传感器获取各个千斤顶支撑反力,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下。
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索夹的空间位置的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在构件附近的全站仪获取该工况下的索夹的空间位置的实际值,其中,所述索夹连接于索缆与构件,索缆与索缆之间。
本发明的空间缆索悬挂结构施工控制方法一实施例中,步骤S8,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,包括:
在千斤顶的行程的每达到一次预设距离阈值时,则判断为达到工况触发条件,则获取在现场施工过程中当前工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值。
在此,为解决自动化监测设备无法自动识别工况的难题,采用了触发工况对比评判方法。即设置逻辑判断方法,根据施工过程实际情况设定触发条件,施工过程中千斤顶行程达到预设距离阈值,例如每20厘米行程,当达到某一工况触发条件后触发工况判断逻辑,此时方法把该时刻监测数据定义为所触发的工况,之后调取该工况下实际值与标准值进行对比,以评判结构实际值与标准值的差值是否小于预设阈值。
综上所述,本发明在施工前进行空间缆索悬挂结构的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度实测和调整,开始后通过实时监测结构状态,并评估结构实际状态与标准值是否匹配,如结构当前状态在标准值范围内则直接开展下一工况施工,如不符合预期则需要,对结构状态进行调控,使结构状态满足预期后方可继续施工。本发明可以在使用少量监测设备的情况下,实现包括索力在内的索缆结构内力及变形状态的监测,结构内力及索缆索力控制更加精准,施工过程具有实施方便安全可靠的效果。本发明将施工前结构及支座调整、索力计算方法、实时监测数据、工况判断方法集成至一个方法中,该方法能够根据实测数据计算索力,并将实时监测数据与计算的索力与判断识别出的该工况下的理论值进行自动对比,评估施工过程中结构状态是否符合预期。
另外,后续体系转换完成后,还可以再一次计算索缆的内力是否满足标准。另外,还可以对结构外形进行监测与目标值进行对比,最终形成体系偏差,判断结构体系是否需要调整。
具体的,索缆结构施工时通常在胎架上拼装主体结构然后挂索,挂索完成后千斤顶代替临时支撑,结构自重全部由千斤顶承担,此时索缆处于不受力状态。随着千斤顶回缩,索缆逐渐受力,结构自重开始由千斤顶支撑向索缆支撑转移,当千斤顶回缩到一定程后,千斤顶与结构完全脱开,结构自重全部由索缆承担,此时结构体系转换完成。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,包括:
步骤S1,根据空间缆索悬挂结构建立有限元仿真模型;
步骤S2,对施工现场空间缆索悬挂结构的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度进行实测,得到构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值,同时将构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值与对应的预设标准值进行对比,将一次实测值与预设标准值有不一致的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度定义为偏差项,将偏差项中的一次实测值与预设标准值之间的差值称为偏差值,将各个偏差项的偏差值转换为对应的预设标准值的偏差百分比;
步骤S3,以步骤S2中得到的不同的偏差项为参数,以偏差项对应的偏差百分比为变化幅度,并以所述有限元仿真模型为基础,进行参数敏感性分析,以获得对施工现场空间缆索悬挂结构的构件内力及变形的影响程度大于预设阈值的各个偏差项,作为敏感偏差项;
步骤S4,以预设标准设定施工现场空间缆索悬挂结构的构件内力及变形的限值,获得超过限值的敏感偏差项及其变形位置;
步骤S5,将步骤S2得到的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的一次实测值与预设标准值之间的偏差值赋值到所述有限元仿真模型,对步骤S4中得到超过所述限值的敏感偏差项进行试算,以确定各个超过所述限值的敏感偏差项的待调整量;
步骤S6,根据步骤S5中确定的各个超过所述限值的敏感偏差项的待调整量,在现场施工过程中对构件尺寸、支座位置、索缆长进行调整,从而确保施工完成后结构构件的内力及变形满足预设要求;
步骤S7,在现场施工前对构件尺寸、支座位置、索缆长调整,对调整后的构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度再次进行实测,得到构件尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的二次实测值,根据尺寸、支座位置、索缆长以及环境温度的二次实测值修正所述有限元仿真模型,并基于修正后的有限元仿真模型计算获得缆索悬挂结构中的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值,并以此计算值作为后续施工中与传感器测量值对比的依据,用以评判施工是否安全、结构质量是否可靠和是否可进行下一工况施工的依据;
步骤S8,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,将索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值与索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值进行比较,若一致,则继续施工,若不一致,则更改施工顺序、增加临时措施,并修正索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,直到索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值与索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的计算值一致后,继续施工。
2.如权利要求1所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在各根索缆上的倾角传感器获取各根索缆与铅垂线的角度的实际值;
通过装在各个千斤顶下面的压力传感器获取各个千斤顶的支撑反力的实际值,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下;
基于各根索缆与铅垂线的角度的实际值和对应千斤顶支撑反力值,计算得到该工况下的索缆的内力的实际值。
3.如权利要求2所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,基于各根索缆与铅垂线的角度的实际值和对应千斤顶支撑反力值,计算得到该工况下的索缆的内力的实际值,包括:
根据如下公式得到计算得到该工况下的各根索缆的内力的实际值
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 51761DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中,G为通过测量得到的空间缆索悬挂结构的自重;
Figure 929719DEST_PATH_IMAGE004
为通过测量得到的千斤顶第k次回缩后的支撑反力;
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为第i根索缆在千斤顶第k次回缩后的竖向分力,
Figure 381601DEST_PATH_IMAGE006
为在千斤顶第k次回缩后 的第i根索缆与铅垂线夹角。
4.如权利要求1所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆之外的构件的内力的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在构件结构表面的应变传感器获取该工况下的索缆之外的构件的内力的实际值。
5.如权利要求1所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在千斤顶上的各个行程传感器获取该工况下支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程的实际值,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下。
6.如权利要求1所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的千斤顶的支撑反力实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在各个千斤顶下面的压力传感器获取各个千斤顶支撑反力,其中,各个千斤顶支撑于空间缆索悬挂结构的各个构件下。
7.如权利要求1所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,步骤S8中,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索夹的空间位置的实际值,包括:
在现场施工过程中的某个工况下,通过装在构件附近的全站仪获取该工况下的索夹的空间位置的实际值,其中,所述索夹连接于索缆与构件,索缆与索缆之间。
8.如权利要求1所述的空间缆索悬挂结构施工控制方法,其特征在于,步骤S8,获取在现场施工过程中获取某个工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值,包括:
在千斤顶的行程的每达到一次预设距离阈值时,则判断为达到工况触发条件,则获取在现场施工过程中当前工况下的索缆的内力、索缆之外的构件的内力、支撑于索缆之外的构件下的千斤顶的行程、千斤顶的支撑反力和索夹的空间位置的实际值。
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