建筑模型论文

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第1篇

工程托换结构中，预应力托换梁采用C40混凝土，抗压强度为26.8MPa，弹性模量为3.25GPa。非预应力托换梁采用C30混凝土，抗压强度采用20.1MPa，弹性模量3GPa。钢筋采用HRB400钢筋，屈服强度实测值为465MPa。混凝土本构关系采用《混凝土结构设计规范》附录C建议的本构关系，钢筋采用双折线本构关系。预应力钢绞线张拉控制应力为1395MPa，考虑预应力的摩擦损失σl2、钢筋松弛损失σl4和混凝土的收缩徐变损失σl5，最终预应力筋的实际预应力为843MPa。采用ANSYS软件建立托换结构的实体模型，建模选用单元类型为solid65单元、link8单元和solid45单元。主要研究对象为下部托换结构，只建立托换结构的实体有限元模型，上部塔体简化为均布荷载施加在托换结构上。有限元模型中预应力梁、非预应力梁和托换底座筏板混凝土均采用solid65单元用来模拟，钢筋混凝土采用整体式模型，非预应力钢筋弥散在混凝土单元中。预应力钢绞线采用link8单元模拟，预应力通过降温法施加。在边托梁下设置钢滚轴，作为托换结构的支座。边托梁下部钢滚轴采用solid45单元模拟，钢滚轴与托换边梁之间的连接方式采用刚性连接，模型采用自由网格划分，网格划分后有限元模型。施加在托换结构上的荷载主要是上部的塔体自重、混凝土护筒自重和托换结构自重。其中上部结构自重按照均布荷载施加在托换结构筏板顶面，三阶混凝土护筒下的等效均布荷载分别为:第一阶护筒下荷载73.5×10－3MPa，第二阶护筒下荷载49×10－3MPa，第三阶护筒下荷载为26.95×10－3MPa。托换结构自重荷载通过施加重力加速度得到，托换结构总重量为2.42×105kg，重力加速度取为9.8N/kg。托换结构边托梁下部以200mm等间距布置直径为100mm的钢滚轴，有限元计算时将边托梁下部的钢滚轴作为托换结构的竖向支座，为托换结构提供竖向约束。为确保上部结构的安全，使平移工程中托换结构具有足够的安全储备。文中以托换结构混凝土开裂作为极限状态，对托换结构的混凝土开裂前安全储备进行了分析。在分析中，由于预应力托换梁承受大部分的上部荷载，预应力托换梁会比非预应力托换梁开裂早。分析中将预应力托换梁的开裂荷载作为托换结构的承载力极限荷载。分析中采用的方法是通过在有限元模型加载面上逐级增加荷载，直到托换结构预应力托换梁开裂。

2计算结果和分析

在计算过程中当荷载施加到475.01×10－3MPa时，预应力托换梁跨中最大拉应力达到混凝土抗拉强度2.39MPa，当再施加下一荷载子步时，托换结构预应力托换梁混凝土开裂，出现了拉应力释放现象。这说明托换结构的开裂荷载为475.01×10－3MPa，此开裂荷载即为托换结构的承载力极限荷载，极限荷载对应的上部结构自重为490t。文中研究的古塔平移工程中设计的托换结构承载能力安全储备系数为1.58。托换结构的承载力安全储备系数的评判标准现今还没有一个明确的标准，文中参考规范中采用的单一安全系数法和《预应力混凝土结构设计与施工》一书中预应力受弯构件的安全系数，考虑托换结构是临时结构只在平移施工过程中起作用。文中分析过程中，将托换结构的承载力安全储备系数安全值定义为1.5。托换结构的承载力安全储备系数为1.58，大于定义的安全储备系数1.5。说明托换结构具有足够的承载力安全储备，能够抵抗平移施工过程中可能出现的超载或其他不利的状况，为古塔的平移施工提供一定的安全保证。

3结语