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第十届全国现代鲒柯I程学术研讨会 新型多重拉索装配式拱结构成形全过程 模拟分析 黄垫，张毅刚，吴金志，杨大彬 J匕女Tn^}±M镕目日E十n．j}自，L∞124) 提要：多重拉索装配式拱结构是一种新型鲒构型式．该结构造型美观．构造简单．施I方便。本文讨论T对该结构独特的 旌I：方法进行成形垒过程模拟分折的方法，通过算例研究了如何调攮拉索预应力值以达到结抽施I成形的最优状 态．并分析了结转在成形过程中索的应力及结掏变偿的变化规律。 美硅词；多重拉素装配式拱结构．扔始应变．成形全过程．虽优预麻力 一、引言 剐性体系中的拱具有结构造型优美、自重轻、刚度大、承载力高等许多优点”，传统拱结构主要是以受 压为主的受力构件，同时能承受一定的弯矩，常常在跨中、跨度I／4或314部位产生较大的弯矩幅值。索 是一种轻质、高强、低阻尼且受拉为主的受力构件．将索和拱结合起来便形成了索拱结构体系。索拱结构 体系在性能上既能发挥索的抗拉性能，同时也能使拱的抗压和抗弯能力得到体现。本文所研究的新型结构 型式由解放军第五七零四工厂刘志伟等人提出“。“，并用于多项工程应用，如图l所示。 图1某网球馆 该结构结合了索和拱两种受力构件．但又不同于索拱结构体系．结构示意图如图2所示。该结构为装 配式，弦杆由若干加工成弧形的方钢管组成．弦杆何通过承插式十字管节点相连(图3)。在相间节点问设 有一道拉索，构造筒单，加工安装方便，可随时拆卸。相应杆件插入节点后，由销钉固定。拉索随着结构 成形过程运次张拉．一方面在旆工过程中起到连接两段弦杆，在构造上使结构成为整体：另一方面，通过 调节拉索预应力的大小可以控制支座水平推力以及结构成形。本文称其为多重拉索装配式拱结构。 汰 田2多重拉索差配式拱结构示意囝 围3承插式十字管节点 I业童筑2010增刊 第十届全国现代结构工程学术研讨会 以往对该结构的研究，集中在受力特性，设计构造上，对施工过程的研究不多，特别是对结构成形过 程中多重拉索的合理预张力及其作用机理的研究尚未见，这正是影响该新型结构推广应用的原因之一。本 文试图进行该结构成形全过程模拟分析，研究整个施工过程中结构的受力性能。 二、多重拉索装配式拱结构施工成形过程 新型多重拉索装配式拱结构的两端均为落地或离地不高，因此施工可以直接在地面进行，而不需要脚 手架。在施工过程中一端为固定支座，另一端贝U为可以滑动的支座，待施工进行完毕后再将滑动支座端固 定。施工过程参见图4。考虑到单榀拱平面外刚度差，一般将相邻几榀连同纵向联系杆和水平支撑一起组 装。形成空间工作。 具体施工过程如下： 1)在地面，将两个预制好的节点间插入装配式拱片，并用销钉固定住。构成了基本安装结构，在用拉索 将两节点相连，并施加一定的预应力； 2)将结构右端抬高，插入下一个节间的拱片，然后在杆端插入下一节点及相应的销钉； 3) 用拉索将右端节点与前一个节点相连，并施加预应力； 4) 重复上述2)、3)步，直至该榀结构全部安装完毕，固定滑动端支座，形成多重拉 索装配式拱结构。 图4施工过程安装示意图 可以看到，多重拉索装配式拱结构是在逐步装配、逐次施加预张力的施工过程中逐步成形的。不同施 工阶段结构具有不同的几何形态和不同的受力状态，即在每个施工阶段结构的几何构型、边界条件、荷载 作用不同，这些要素随着施工过程不断变化，使得结构效应在施工过程中具有时空的演变特征㈨‘61。 三、 多重拉索装配式拱结构成形全过程模拟分析方法 结构成形全过程分析是对结构整个施工过程进行描述，反映整个施工过程中结构的力学行为，并且确定 出结构各个施工阶段的控制状态，从而确定合理的施工成形方法。 由于多重拉索装配式拱结构施工过程的特点，其成形全过程模拟分析与传统的结构计算有着很大的区 别，主要表现为： (1)作用荷载不同。施工成形