CN108153972B - 一种缆索吊装全过程分析方法 - Google Patents
一种缆索吊装全过程分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108153972B CN108153972B CN201711408842.0A CN201711408842A CN108153972B CN 108153972 B CN108153972 B CN 108153972B CN 201711408842 A CN201711408842 A CN 201711408842A CN 108153972 B CN108153972 B CN 108153972B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cable
- model
- hoisting
- saddle
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D4/00—Arch-type bridges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Abstract
本申请公开了一种缆索吊装全过程分析方法,包括:根据施工图纸建立无主缆与索鞍的缆索吊装分析模型;先以柔性迭代法得到重力作用下主缆的初始悬链线方程,再将施工中可能与索鞍接触的主缆部分选出、以柔性的壳单元模拟,主缆的其余部分则以杆单元模拟,并以刚性的壳单元模拟索鞍,以构建出索鞍‑主缆简化模型;在索鞍‑主缆简化模型中,在索鞍壳单元上建立方向向外的目标单元,在主缆壳单元上建立方向向内的接触单元,从而建立起以索鞍为目标单元、主缆为接触单元的摩擦接触对模型;建立缆索吊装全过程分析的整体模型。本申请能够较为精确的模拟缆‑拱‑索‑塔各构件在施工过程中的力学状态,为结构设计、结构安全以及拱肋安装线性控制提供更加可靠的依据。
Description
技术领域
本申请涉及建筑工程领域,尤其涉及一种缆索吊装全过程分析方法。
背景技术
近年来,斜拉扣挂缆索吊装***在大跨度拱桥无支架施工中得到了广泛应用,其中缆扣一体化已成为发展趋势。由于主缆与扣索共用一个塔架,导致斜拉扣挂***与缆索吊装***相互耦合,缆、索、塔、拱四者之间相互影响,力学状态非常复杂,其设计与计算通常借助于数值分析,因此建立精确的数值分析模型是研究斜拉扣挂缆索吊装***力学状态的关键。但是在模型创建过程中,受限于软件自身功能和实际结构的复杂性,数值模型很难模拟以下两种行为:主缆在吊装拱肋节段时呈现出极强的几何非线性大变形能力、主缆在索鞍处表现出的大范围摩擦接触滑动行为。因此一般采取简化处理,即在数值模拟时把缆索吊装***与斜拉扣挂***分开建模,斜拉扣挂模型中只考虑拱肋、塔架及扣索[1-3],缆索吊装过程一般采用理论分析方法,通过理论计算获得不同吊装工况下主缆在塔顶的竖向力和水平力,然后再把该力以外荷载的形式引入到斜拉扣挂模型中。目前尚未见有能同时考虑斜拉扣挂与缆索吊装两个过程的仿真模型研究,特别是如何模拟可滑动索鞍一直是仿真模拟的关键,同时也是建立统一仿真模型的关键。对于索鞍的数值模拟多见于悬索桥的相关文献中,如早期范立础等采用多个杆单元模拟[4],后魏建东等[5][6]取索两端及索与鞍座固定接触点为节点,建立了一种3节点索-鞍座单元;齐东春等[7][8]也建立了一种3节点单元以模拟主缆、鞍座和桥塔顶的相互关系。同时有少数学者以考虑索在转向处切点的变化情况来进行分析[9-11],但此类分析中只单纯考虑了缆索的受力滑动,没有考虑塔架顶部会发生水平位移而导致原有的参考点发生了变化,没有考虑与塔架、主拱等的相关作用。
参考文献:
[1]王国俊.大跨度钢管混凝土拱桥无支架缆索吊装过程中的仿真计算分析[D].长沙理工大学,2005
[2]秦斌.拱桥斜拉扣挂施工中的扣索索力优化研究[D].重庆交通大学,2011
[3]肖伟.超大跨度钢管混凝土拱桥施工过程中扣索索力计算方法研究[D].重庆交通大学,2011
[4]范立础,潘永仁等.大跨度悬索桥结构架设参数精细算法研究[J].土木工程学报,1999
[5]魏建东,刘忠玉.具有滑移式散索鞍的悬索桥主缆架设分析[J].计算力学学报,2005
[6]魏建东.悬索桥结构分析中的索-鞍座单元[J].计算力学学报,2006
[7]齐东春,沈锐利等.悬索桥结构分析中鞍座单元的研究及应用[J].桥梁建设,2011
[8]齐东春,沈锐利等.悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元[J].西南交通大学学报,2014
[9]潘永仁,范立础.悬链线单元在悬索桥主缆下料长度计算中的应用[J].工程施工,1998
[10]范立础、潘永仁等.大跨度悬索桥结构架高参数精细算法研究[J].土木工程学报,1999
[11]杨文爽.大跨度钢管混凝土拱桥无支架缆索吊装***研究[D].长沙理工大学,2004。
发明内容
本申请目的是:针对现有技术的不足,提出一种缆索吊装全过程分析方法,其采用通用有限元软件,考虑缆索、索鞍与塔架、主拱等的相关作用,对斜拉扣挂过程与缆索吊装过程的进行全过程仿真分析,能够较为精确的模拟缆-拱-索-塔各构件在施工过程中的力学状态,为结构设计、结构安全以及拱肋安装线性控制提供更加可靠的依据。
本申请的技术方案是:
一种缆索吊装全过程分析方法,包括:
S1、根据施工图纸建立无主缆与索鞍的缆索吊装分析模型;
S2、先以柔性迭代法得到重力作用下主缆的初始悬链线方程,再将施工中可能与索鞍接触的主缆部分选出、以柔性的壳单元模拟,主缆的其余部分则以杆单元模拟,并以刚性的壳单元模拟索鞍,以构建出索鞍-主缆简化模型;
S3、在所述索鞍-主缆简化模型中,在索鞍壳单元上建立方向向外的目标单元,在主缆壳单元上建立方向向内的接触单元,从而建立起以索鞍为目标单元、主缆为接触单元的摩擦接触对模型,实现主缆在索鞍上滑移行为的模拟分析;
S4、将所述缆索吊装分析模型与所述摩擦接触对模型相融合而建立缆索吊装全过程分析的整体模型。
本申请在上述技术方案的基础上,还包括以下优选方案:
所述步骤S5建立的缆索吊装全过程分析的整体模型,根据实际施工方案进行缆索吊装的相关计算。
所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括拱肋模型。
所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括塔架模型。
所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括扣索模型。
所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括锚索模型。
所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括通风缆模型。
模拟所述主缆的所述柔性壳单元为矩形的柔性壳单元。
本申请具有以下有益效果:
1、对于缆扣一体化施工的拱桥而言,塔架、吊装主缆、扣锚索和拱肋共同组成了完整的吊装体系,体系各部分之间相互影响,力学状态非常复杂。而体系各个部分的力学状态是缆扣一体化设计的基础,如何获得体系中各个组成部分的力学状态是缆扣一体化安全施工的关键。而本申请通过在斜拉扣挂模型(传统的缆索吊装分析模型)基础上引入主缆单元,考虑主缆-索鞍接触行为的全过程精细化仿真模型,能够较为精确的模拟缆-拱-索-塔各构件在施工过程中的力学状态,不仅为结构设计和结构安全提供更加可靠地依据,同时也是拱肋安装线形控制的基础。
2、利用主缆-索鞍接触滑动模型不仅可以解决主缆吊装问题,同样还可以应用于斜拉扣挂时扣索穿过塔架索鞍转为锚索的仿真研究和体外预应力束的仿真分析。或者对接触模式进行修正,使之可以模拟悬索桥中主缆与索鞍的力学行为,进而为悬索桥的精细化数值模拟奠定了分析基础,值得推广和应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步介绍:
图1为本申请实施例中缆索吊装***的施工图纸;
图2为图1中塔架部分的侧视图;
图3为本申请实施例步骤S1所构建的缆索吊装分析模型图
图4为本申请实施例步骤S2所构建的索鞍-主缆简化模型图;
图5为本申请实施例步骤S3所构建的索鞍-主缆摩擦接触对模型图;
图6为本申请实施例步骤S4所构建的索吊装全过程分析整体模型图。
其中:1-索鞍壳单元,2-主缆壳单元,3-主缆杆单元。
具体实施方式
本实施例这种缆索吊装全过程分析方法主要包括分别进行的以下四个步骤,分别是::
S1、首先根据图1和图2所示的施工图纸建立无主缆与索鞍的传统的缆索吊装分析模型,所建立的该缆索吊装分析模型如图3所示,其包含塔架、主拱、扣、锚索及通风缆等部件的模型。
S2、考虑到索鞍与主缆实际通过滑轮相互作用,以刚性的壳单元模拟索鞍,索鞍的底部与塔架相连,索鞍的外表面与主缆相接触,先以柔性迭代法得到重力作用下主缆的初始悬链线方程,再将施工中可能与索鞍接触的主缆部分选出并以矩形的柔性的壳单元模拟,而主缆的其余部分(也即施工中不会与索鞍接触的部分)则以杆单元模拟,如此建立处索鞍-主缆简化模型,如图4。
S3、在步骤S2建立的索鞍-主缆简化模型中,在索鞍壳单元1(即上述模拟索鞍的壳单元)上建立方向向外的目标单元,在主缆壳单元2(即上述模拟主缆的柔性壳单元)上建立方向向内的接触单元,从而建立起以索鞍为目标单元、主缆为接触单元的摩擦接触对模型,如图5,如此实现主缆在索鞍上滑移行为的模拟分析,考虑了索鞍与主缆之间的接触滑移作用。
S4、将步骤S1建立的缆索吊装分析模型与步骤S3建立的摩擦接触对模型相融合,而构建出缆索吊装全过程分析的整体模型,如图6。
这样,我们就可以借助所构建出的上述整体模型,根据实际施工方案进行缆索吊装的相关计算。
当然,上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点,其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施,并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,包括:
S1、根据施工图纸建立无主缆与索鞍的缆索吊装分析模型;步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括拱肋模型;
S2、先以柔性迭代法得到重力作用下主缆的初始悬链线方程,再将施工中与索鞍接触的主缆部分选出、以柔性的壳单元模拟,主缆的其余部分则以杆单元模拟,并以刚性的壳单元模拟索鞍,以构建出索鞍-主缆简化模型;
S3、在所述索鞍-主缆简化模型中,在索鞍壳单元上建立方向向外的目标单元,在主缆壳单元上建立方向向内的接触单元,从而建立起以索鞍为目标单元、主缆为接触单元的摩擦接触对模型,实现主缆在索鞍上滑移行为的模拟分析;
S4、将所述缆索吊装分析模型与所述摩擦接触对模型相融合而建立缆索吊装全过程分析的整体模型。
2.根据权利要求1所述的缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,所述步骤S4建立的缆索吊装全过程分析的整体模型,根据实际施工方案进行缆索吊装的相关计算。
3.根据权利要求1所述的缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括塔架模型。
4.根据权利要求3所述的缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括扣索模型。
5.根据权利要求4所述的缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括锚索模型。
6.根据权利要求5所述的缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,所述步骤S1中建立的所述缆索吊装分析模型包括通风缆模型。
7.根据权利要求1所述的缆索吊装全过程分析方法,其特征在于,模拟所述主缆的所述柔性的壳单元为矩形的柔性的壳单元。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711408842.0A CN108153972B (zh) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 一种缆索吊装全过程分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711408842.0A CN108153972B (zh) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 一种缆索吊装全过程分析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108153972A CN108153972A (zh) | 2018-06-12 |
CN108153972B true CN108153972B (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=62465295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711408842.0A Active CN108153972B (zh) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 一种缆索吊装全过程分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108153972B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109653248B (zh) * | 2018-11-07 | 2020-08-04 | 浙江大学 | 一种用于锚固悬浮隧道管体的可调式锚索装置 |
CN112524334B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-07-29 | 四川石油天然气建设工程有限责任公司 | 油气管道大型索式跨越的施工方法及其塔架动态稳定工艺 |
CN112699501B (zh) * | 2020-12-02 | 2024-04-26 | 中国船舶科学研究中心 | 一种基于滑轮轴的缆索拉力监测*** |
CN113202190B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-09-30 | 上海建工集团股份有限公司 | 基于构件原始状态的空间缆索结构施工控制方法 |
CN114150565A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-08 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3921362A (en) * | 1974-03-18 | 1975-11-25 | Pablo Cortina Ortega | Method of and means for multi-story building construction |
CN101799376A (zh) * | 2010-03-19 | 2010-08-11 | 北京南风科创应用技术有限公司 | 探测坠体的悬吊装置 |
CN103061244A (zh) * | 2011-10-19 | 2013-04-24 | *** | 一种组合线形承重缆索的悬索桥及其施工方法 |
CN104060544A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-09-24 | 四川石油天然气建设工程有限责任公司 | 一种管道悬索跨越桥桥身安装的施工工艺 |
CN104631837A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-05-20 | 永升建设集团有限公司 | 异形大吨位铸钢件安装施工方法 |
CN104631838A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-05-20 | 永升建设集团有限公司 | 过程监控施工下的异形超大悬挑钢桁架安装方法 |
CN105095543A (zh) * | 2014-05-14 | 2015-11-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟大型设备吊装过程的方法和装置 |
CN106144903A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-23 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种建筑风管防变形吊装装置及吊装方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101476293B (zh) * | 2009-01-16 | 2010-10-27 | 广东省长大公路工程有限公司 | 大型桥梁拱肋无支架施工方法 |
CN103850515B (zh) * | 2014-03-20 | 2016-01-20 | 杭州建工集团有限责任公司 | 一种空间结构的超长大倾斜角度桅杆的安装方法 |
CN104213509B (zh) * | 2014-09-26 | 2016-08-24 | 重庆交通建设(集团)有限责任公司 | 一种缆索吊装锚索式锚碇施工方法 |
CN106991233A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-28 | 长沙理工大学 | 一种预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法 |
-
2017
- 2017-12-22 CN CN201711408842.0A patent/CN108153972B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3921362A (en) * | 1974-03-18 | 1975-11-25 | Pablo Cortina Ortega | Method of and means for multi-story building construction |
CN101799376A (zh) * | 2010-03-19 | 2010-08-11 | 北京南风科创应用技术有限公司 | 探测坠体的悬吊装置 |
CN103061244A (zh) * | 2011-10-19 | 2013-04-24 | *** | 一种组合线形承重缆索的悬索桥及其施工方法 |
CN105095543A (zh) * | 2014-05-14 | 2015-11-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟大型设备吊装过程的方法和装置 |
CN104060544A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-09-24 | 四川石油天然气建设工程有限责任公司 | 一种管道悬索跨越桥桥身安装的施工工艺 |
CN104631837A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-05-20 | 永升建设集团有限公司 | 异形大吨位铸钢件安装施工方法 |
CN104631838A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-05-20 | 永升建设集团有限公司 | 过程监控施工下的异形超大悬挑钢桁架安装方法 |
CN106144903A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-23 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种建筑风管防变形吊装装置及吊装方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
斜拉扣挂缆索吊装法施工技术研究;孔莉;《黑龙江科技信息》;20131115(第32期);204 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108153972A (zh) | 2018-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108153972B (zh) | 一种缆索吊装全过程分析方法 | |
CN102733481A (zh) | 一种非对称开口式整体张拉索膜结构的施工方法 | |
CN112081285B (zh) | 一种索结构预应力态拉索长度确定方法 | |
CN111395532B (zh) | 大跨度半开口椭圆球面网壳安装施工方法 | |
CN105803941B (zh) | 一种斜拉桥双索同时张拉无应力状态施工控制方法 | |
CN104695715A (zh) | 一种屋面张弦梁结构施工方法 | |
Liang et al. | The establishment of a numerical model for structural cables including friction | |
CN114790702B (zh) | 一种基于bim和fem协同的钢箱梁整体同步顶推安装方法 | |
Pandey et al. | Evaluation of pull-out capacity of helical anchors in clay using finite element analysis | |
CN112464534B (zh) | 油气管悬索跨越仿真分析模型及其构建方法 | |
CN112395797B (zh) | 油气管悬索跨越仿真分析方法 | |
Shehata et al. | A coupled finite element-optimization technique to determine critical microburst parameters for transmission towers | |
CN113323406A (zh) | 一种基于ansys的大重量船型钢结构整体吊装结构及其施工方法 | |
CN102733525B (zh) | 一种基于承载全过程开口式整体张拉结构多阶段设计方法 | |
Tangaramvong et al. | A constrained non‐linear system approach for the solution of an extended limit analysis problem | |
CN108416104B (zh) | 一种斜拉桥混凝土索塔锚固区的预应力设计方法 | |
CN109057363B (zh) | 一种塔式滑移支撑架及大跨度半圆形管桁架结构施工方法 | |
Jones et al. | Improving the state of the art in FEM analysis of PCCVs with bonded and unbonded prestress tendons | |
CN111353254A (zh) | 一种基于有限元强度折减法的边坡支护结构设计方法 | |
Kim et al. | Second-order inelastic analysis of steel suspension bridges | |
CN117972869B (zh) | 一种预应力空心凹形方桩设计方法及*** | |
CN113128093B (zh) | 一种结构动力弹塑性分析纤维模型的转换*** | |
Jiang et al. | Tension and Deformation Analysis of Suspension Cable of Flexible Photovoltaic Support under Concentrated Load with Small Rise-span Ratio | |
Yaqin et al. | Local Analysis of Main Tower in a Single Pylon Cable-Stayed Bridge | |
CN117150682A (zh) | 一种海上导管架基础灌浆段强度仿真计算方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |