專利名稱：一種用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)力卸除加固，特別是涉及一種用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法。
背景技術(shù)：
包括鋼屋架、鋼托架和行車梁在內(nèi)的鋼桁架，在荷載、變形、位移和環(huán)境等因素的作用下，極易產(chǎn)生桿件翹曲、偏斜、變形和扭曲，致使其承載能力下降，穩(wěn)定性變差，甚至失穩(wěn)倒塌?，F(xiàn)有常用的鋼桁架加固糾偏方法主要有兩種，一種是在負(fù)荷狀態(tài)下加固，不需要卸除作用在鋼桁架上的負(fù)荷，加固難度較小，施工最簡(jiǎn)便，工作量最小，但是，要求原結(jié)構(gòu)的承載力應(yīng)有不少于20%的富余，且構(gòu)件未有嚴(yán)重的損傷或嚴(yán)重的變形，否則難以達(dá)到加固效 果。另一種是在卸載全部負(fù)荷狀態(tài)下加固或在卸載部分負(fù)荷狀態(tài)下加固，卸載全部負(fù)荷狀態(tài)下加固，適用于結(jié)構(gòu)損壞或變形嚴(yán)重或原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力過小，不宜就地補(bǔ)強(qiáng)的鋼桁架；卸載部分負(fù)荷狀態(tài)下加固，適用于結(jié)構(gòu)損傷或變形較嚴(yán)重的鋼桁架、構(gòu)件的應(yīng)力很高的鋼桁架、補(bǔ)強(qiáng)施工必須臨時(shí)削弱承受很大應(yīng)力的構(gòu)件及連接的鋼桁架，其缺陷是加固工程量較大，費(fèi)用較高，工期較長(zhǎng)，而且卸載全部或部分負(fù)荷直接影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，有時(shí)停產(chǎn)損失比加固費(fèi)用還大，特別是當(dāng)鋼桁架桿件變形較大，存在平面外變形時(shí)，糾偏效果不
理相

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法的特點(diǎn)是依次有以下步驟I)檢測(cè)建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)在負(fù)荷狀態(tài)下采用開槽法逐個(gè)檢測(cè)被加固建筑物鋼桁架的各個(gè)桿件的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在加固前的實(shí)際受力狀態(tài)，所述實(shí)際受力狀態(tài)包括實(shí)際應(yīng)力值和應(yīng)力方向，為分析判斷隱患產(chǎn)生的原因以及建立鋼桁架計(jì)算模型提供依據(jù)，避免設(shè)計(jì)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案的盲目性；2)建立鋼桁架計(jì)算模型，計(jì)算建筑物鋼桁架理論受力狀態(tài)采用SUPERSAP結(jié)構(gòu)分析軟件三維有限元分析方法，建立鋼桁架計(jì)算模型，模擬鋼桁架在實(shí)際荷載條件下的受力狀態(tài)，計(jì)算鋼桁架的各個(gè)桿件和包括應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)的理論應(yīng)力值、應(yīng)力方向和位移變形值；3)分析建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)與理論受力狀態(tài)誤差分析步驟I)的檢測(cè)結(jié)果是否存在誤差？如果檢測(cè)結(jié)果存在誤差，重復(fù)步驟I);在消除步驟I)的檢測(cè)結(jié)果存在誤差的前提下，對(duì)比步驟I)的檢測(cè)結(jié)果和步驟2)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算二者的誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因，包括所述鋼桁架計(jì)算模型是否正確？4)以實(shí)測(cè)的實(shí)際受力狀態(tài)為基準(zhǔn)修正鋼桁架計(jì)算模型考慮鋼桁架空間作用的影響、支座位移和變形的影響、溫度應(yīng)力的影響、桿件變形的影響、桿件剛度的影響，修正鋼桁架計(jì)算模型的相應(yīng)參量，直至步驟2)的計(jì)算結(jié)果與步驟I)的檢測(cè)結(jié)果相等，使鋼桁架計(jì)算模型符合鋼桁架的實(shí)際工作狀況；5)采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M卸除一根或多根鋼桁架桿件的內(nèi)力，使其鋼桁架各桿件和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變重新分布，采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，確定入選的最優(yōu)的應(yīng)力卸除加固方案，以糾正桿件偏斜、消除桿件變形、減小薄弱桿件內(nèi)力、提高鋼桁架承載能力；6)進(jìn)行可實(shí)施的最優(yōu)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案設(shè)計(jì)
所述最優(yōu)的應(yīng)力卸除加固方案設(shè)計(jì)，包括桿件應(yīng)力卸除方法和順序、臨時(shí)支撐安置方法、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控點(diǎn)選取、施工過程監(jiān)控、加固補(bǔ)強(qiáng)措施、增設(shè)桿件安置、施工安全系數(shù)、施工難易程度、工程量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)定，以及加固效果評(píng)定；7)編制鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范編制鋼祐1架應(yīng)力卸除法加固施工圖；8)進(jìn)行鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工依據(jù)編制的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖，搭設(shè)工作平臺(tái)，在鋼桁架兩端增設(shè)穩(wěn)定的臨時(shí)支撐，預(yù)留足夠的安全系數(shù)，確保應(yīng)力卸除過程的絕對(duì)安全，再去除需要應(yīng)力卸除的桿件，在桿件應(yīng)力重新分布完成，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，立即增補(bǔ)加固桿件，再拆除臨時(shí)支撐，防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；9)監(jiān)測(cè)鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程依據(jù)編制的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖以及步驟5)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程監(jiān)測(cè)方案，采用工作正常、讀數(shù)穩(wěn)定可靠的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)對(duì)鋼桁架應(yīng)力卸除施工的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)控，以保證應(yīng)力卸除、桿件加固達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述步驟I)的開槽法是在桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)粘貼電阻應(yīng)變片，采用機(jī)械方法在電阻應(yīng)變片兩端開槽，槽的深度為槽間距的O. 3 O. 4倍，使桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)處局部應(yīng)力獲得完全釋放，即解除桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)周圍的約束，使電阻應(yīng)變片產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形，測(cè)量開槽前后應(yīng)變釋放值，由下式計(jì)算出桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力值σ =-Ε· ε ;式中σ :桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力值；ε :開槽前后應(yīng)變釋放值；Ε :彈性模量。所述步驟2)的鋼桁架計(jì)算模型是考慮結(jié)構(gòu)的空間作用的計(jì)算模型，其參量包括模擬鋼桁架計(jì)算簡(jiǎn)圖、作用在鋼桁架上的荷載條件、節(jié)點(diǎn)變形條件和約束條件、支座變形條件和約束條件。所述步驟2)的SUPERSAP結(jié)構(gòu)分析軟件是包括網(wǎng)格劃分、自動(dòng)建模、圖形顯示及后處理的三維有限元分析系統(tǒng)，用于結(jié)構(gòu)的靜力分析、動(dòng)力分析、非線性分析及熱傳導(dǎo)分析。所述步驟5)的仿真實(shí)驗(yàn)，是在室內(nèi)計(jì)算機(jī)上模擬鋼桁架的應(yīng)力卸除加固的全過程，替代現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行多個(gè)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案的與實(shí)際尺寸相等的足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)。所述足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)根據(jù)工程的具體情況制定，所述具體情況包括鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式、跨度、變形損傷嚴(yán)重程度、現(xiàn)場(chǎng)施工條件、載荷大小，所述足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)包括卸除鋼桁架不同的桿件、觀察桿件應(yīng)力卸除后的鋼桁架應(yīng)力應(yīng)變重新分布情況，以及比較不同的應(yīng)力卸除加固方案對(duì)鋼桁架承載能力的改善程度。所述步驟5)的最優(yōu)的應(yīng)力卸除加固方案，不僅是承載能力差的薄弱桿件應(yīng)力應(yīng)變減少最多、承載能力提高最大、且其余的所有桿件的承載力都滿足現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范要求的應(yīng)力卸除加固方案，而且是滿足現(xiàn)場(chǎng)施工條件要求、應(yīng)力卸除加固方案切實(shí)可行、施工難度相對(duì)較小、工程量相對(duì)較小、加固效果好、安全性高、能保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員和設(shè)備的安全，以及費(fèi)用相對(duì)較少的應(yīng)力卸除加固方案。所述步驟7)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，包括中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》、《鋼桁架檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》。所述步驟7)的鋼桁架應(yīng)力卸除法加固施工圖，包括鋼桁架桿件卸除施工圖、鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變重新分布圖、鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程監(jiān)測(cè)圖、鋼桁架臨時(shí)支撐施工圖，以及鋼桁架補(bǔ)強(qiáng)加固施工圖。 所述步驟9)的鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程監(jiān)測(cè)方案，包括鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除過程中的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，以及鋼桁架應(yīng)力卸除加固效果評(píng)價(jià)。所述鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試，是在負(fù)荷狀態(tài)下采用開槽法逐個(gè)檢測(cè)被加固建筑物鋼桁架的各個(gè)桿件的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在加固前的實(shí)際應(yīng)力值和應(yīng)力方向。所述鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除過程中的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，是依據(jù)鋼桁架計(jì)算機(jī)模擬模型仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變理論計(jì)算值的重新分布圖。所述鋼桁架應(yīng)力卸除加固效果評(píng)價(jià)，包括對(duì)比鋼桁架應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變的理論計(jì)算值重新分布圖與鋼桁架應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)值的重新分布圖，以二者是否相符作為評(píng)價(jià)鋼桁架應(yīng)力卸除加固達(dá)到設(shè)計(jì)要求的依據(jù)。所述步驟9)對(duì)鋼桁架應(yīng)力卸除施工的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)控，是在鋼桁架各個(gè)桿件上布置應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)施工過程進(jìn)行全過程監(jiān)控，記錄桿件應(yīng)力卸除過程中應(yīng)力應(yīng)變的變化值，填寫應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)記錄表格，繪制鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)值的重新分布圖，監(jiān)測(cè)鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是無需大型施工機(jī)械設(shè)備，無需卸載，保留原有結(jié)構(gòu)，施工量小，材料用量少，施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用低廉，加固效果好。


圖I是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的天窗架和屋架的結(jié)構(gòu)形式圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的屋架及上弦支撐布置圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的天窗架各個(gè)桿件在負(fù)荷作用下的實(shí)測(cè)內(nèi)力值和受力方向圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。一種如圖I 3所示的某煉鋼主廠房的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工方法，主廠房系四連跨廠房，中間兩跨為鋼桁架屋架結(jié)構(gòu)、混凝土大型屋面板，中列柱上方設(shè)有天窗架，建成投產(chǎn)后，80%的天窗架主斜桿出現(xiàn)明顯的平面外彎曲變形，最大彎曲變形側(cè)移量達(dá)170mm,并有明顯的壓屈特征。具體實(shí)施方案依次有以下步驟I)檢測(cè)建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)，為分析判斷隱患產(chǎn)生的原因以及建立鋼桁架計(jì)算模型提供依據(jù)，避免設(shè)計(jì)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案的盲目性，在負(fù)荷狀態(tài)下采用開槽法逐個(gè)檢測(cè)被加固建筑物鋼桁架的各個(gè)桿件的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在加固前的實(shí)際應(yīng)力值和應(yīng)力方向，開槽法的具體實(shí)施是在桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)粘貼電阻應(yīng)變片，桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在桿件中間、角鋼的兩個(gè)尖端，采用機(jī)械方法在電阻應(yīng)變片兩端開槽，槽的深度為2mm，是槽間距5mm的O. 4倍，使桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)處局部應(yīng)力獲得完全釋放，即解除桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)周圍的約束，使電阻應(yīng)變片產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形，測(cè)量開槽前后應(yīng)變釋放值，由下式計(jì)算出桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)·際應(yīng)力值σ = -E · ε ;式中σ :桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力值；ε :開槽前后應(yīng)變釋放值；E :彈性模量；計(jì)算出的桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力值見圖3，相應(yīng)的依據(jù)鋼桁架計(jì)算模型計(jì)算出的理論計(jì)算值在圖3中括號(hào)內(nèi)，圖中桿件的應(yīng)力值已換算為桿件的內(nèi)力值，單位為kN ；2)建立考慮結(jié)構(gòu)的空間作用的鋼桁架計(jì)算模型，其參量包括模擬鋼桁架計(jì)算簡(jiǎn)圖、作用在鋼桁架上的荷載條件、節(jié)點(diǎn)變形條件和約束條件、支座變形條件和約束條件，采用包括網(wǎng)格劃分、自動(dòng)建模、圖形顯示及后處理的三維有限元分析系統(tǒng)的SUPERSAP結(jié)構(gòu)分析軟件三維有限元分析方法，建立鋼桁架計(jì)算模型，模擬鋼桁架在實(shí)際荷載條件下的受力狀態(tài)，計(jì)算鋼桁架的各個(gè)桿件和節(jié)點(diǎn)的理論應(yīng)力值、應(yīng)力方向和位移變形值；3)分析建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)與理論受力狀態(tài)誤差分析步驟I)的檢測(cè)結(jié)果是否存在誤差？如果檢測(cè)結(jié)果存在誤差，重復(fù)步驟I);在消除步驟I)的檢測(cè)結(jié)果存在誤差的前提下，對(duì)比步驟I)的檢測(cè)結(jié)果和步驟2)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算二者的誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因，包括鋼桁架計(jì)算模型是否正確？最終找出誤差產(chǎn)生的原因是原設(shè)計(jì)未考慮天窗架與屋架共同工作；4)以實(shí)測(cè)的實(shí)際受力狀態(tài)為基準(zhǔn)修正鋼桁架計(jì)算模型考慮鋼桁架空間作用的影響、支座位移和變形的影響、溫度應(yīng)力的影響、桿件變形的影響、桿件剛度的影響，修正鋼桁架計(jì)算模型的相應(yīng)參量，直至步驟2)的計(jì)算結(jié)果與步驟I)的檢測(cè)結(jié)果相等，使鋼桁架計(jì)算模型符合鋼桁架的實(shí)際工作狀況；5)在室內(nèi)計(jì)算機(jī)上采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行模擬鋼桁架的應(yīng)力卸除加固的全過程，替代現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行多個(gè)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案的與實(shí)際尺寸相等的足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)；模擬卸除一根或多根鋼桁架桿件的內(nèi)力，使其鋼桁架各桿件和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變重新分布，采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)，足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)根據(jù)鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式、跨度、變形損傷嚴(yán)重程度、現(xiàn)場(chǎng)施工條件、載荷大小，所述足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)包括卸除鋼桁架不同的桿件、觀察應(yīng)力卸除后的鋼桁架應(yīng)力應(yīng)變重新分布情況制定，以及比較不同的應(yīng)力卸除加固方案對(duì)鋼桁架承載能力的改善程度，確定入選的最優(yōu)的應(yīng)力卸除加固方案，以糾正桿件偏斜、消除桿件變形、減小薄弱桿件應(yīng)力、提高鋼桁架承載能力；確定入選的最優(yōu)的應(yīng)力卸除加固方案是卸去天窗架主斜桿的應(yīng)力，調(diào)整天窗架各桿件的受力狀態(tài)，糾正已屈曲的主斜桿平面外變形，增補(bǔ)腹桿加固的方案，不僅是承載能力差的薄弱桿件應(yīng)力應(yīng)變減少最多、承載能力提高最大、且其余的所有桿件的承載力都滿足現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范要求的應(yīng)力卸除加固方案，而且是滿足現(xiàn)場(chǎng)施工條件要求、應(yīng)力卸除加固方案切實(shí)可行、施工難度相對(duì)較小、工程量相對(duì)較小、加固效果好、安全性高、能保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員和設(shè)備的安全，以及費(fèi)用相對(duì)較少的應(yīng)力卸除加固方案；仿真實(shí)驗(yàn)找出天窗架主斜桿平面外彎曲變形產(chǎn)生的原因是天窗架主斜桿原設(shè)計(jì)為零桿，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果主斜桿實(shí)際為壓桿，并已大大超過歐拉臨界力，從而造成主斜桿平面外彎曲變形；6)進(jìn)行可實(shí)施的最優(yōu)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案設(shè)計(jì)所述最優(yōu)的應(yīng)力卸除加固方案設(shè)計(jì)，包括應(yīng)力卸除方法和順序、臨時(shí)支撐安置方法、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控點(diǎn)選取、施工過程監(jiān)控、加固補(bǔ)強(qiáng)措施、增設(shè)桿件安置、施工安全系數(shù)、施工難易程度、工程量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)定，以及加固效果評(píng)定；7)編制鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖參照包括中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》、《鋼桁架檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，編制包括鋼桁架桿件卸除施工圖、鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變重新分布圖、鋼桁架卸除施工過程監(jiān)測(cè)圖、鋼桁架臨時(shí)支撐施工圖，以及鋼桁架補(bǔ)強(qiáng)加固施工圖的鋼桁架應(yīng)力卸除法加固施工圖；8)進(jìn)行鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工依據(jù)編制的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖，搭設(shè)工作平臺(tái)，在鋼桁架兩端增設(shè)穩(wěn)定的臨時(shí)支撐，預(yù)留足夠的安全系數(shù)，確保應(yīng)力卸除過程的絕對(duì)安全，再去除需要應(yīng)力卸除的桿件，在桿件應(yīng)力重新分布完成，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，立即增補(bǔ)加固桿件，再拆除臨時(shí)支撐，防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；9)監(jiān)測(cè)鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程依據(jù)編制的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖以及步驟5)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定包括鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除過程中的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，以及鋼桁架應(yīng)力卸除效果評(píng)價(jià)的鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程監(jiān)測(cè)方案，采用工作正常、讀數(shù)穩(wěn)定可靠的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)對(duì)鋼桁架應(yīng)力卸除施工的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)控，以保證應(yīng)力卸除、桿件加固達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試，是在負(fù)荷狀態(tài)下采用開槽法逐個(gè)檢測(cè)被加固建筑物鋼桁架的各個(gè)桿件的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在加固前的實(shí)際應(yīng)力值和應(yīng)力方向；鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除過程中的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，是依據(jù)鋼桁架計(jì)算機(jī)模擬模型仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制鋼桁架各個(gè)桿件卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變理論計(jì)算值的重新分布圖；鋼桁架應(yīng)力卸除效果評(píng)價(jià)，包括對(duì)比鋼桁架應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變的理論計(jì)算值重新分布圖與鋼桁架應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)值的重新分布圖，以二者是否相符作為評(píng)價(jià)鋼桁架應(yīng)力卸除達(dá)到設(shè)計(jì)要求的依據(jù)；對(duì)鋼桁架應(yīng)力卸除施工的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)控，是在鋼桁架各個(gè)桿件上布置應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)施工過程進(jìn)行全過程監(jiān)控，記錄桿件應(yīng)力卸除過程中應(yīng)力應(yīng)變的變化值，填寫應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)記錄表格，繪制鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)值的重新分布圖，監(jiān)測(cè)鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除加固是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本具體實(shí)施方法采用的“應(yīng)力卸除加固方案”與傳統(tǒng)的“更換天窗架”的固方案、“卸載天窗架屋面且將混凝土大型屋面板更換為輕型屋面板”的固方案相比較，優(yōu)點(diǎn)是無需大型施工機(jī)械設(shè)備，無需卸載，保留原有天窗架和混凝土大型屋面板不變，施工量小，材料用量少，施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用低廉，加固效果好。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 依次有以下步驟 1)檢測(cè)建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài) 在負(fù)荷狀態(tài)下，采用開槽法逐個(gè)檢測(cè)被加固建筑物鋼桁架的各個(gè)桿件的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在加固前的實(shí)際受力狀態(tài)，所述實(shí)際受力狀態(tài)包括實(shí)際應(yīng)力值和應(yīng)力方向； 2)建立鋼桁架計(jì)算模型，計(jì)算建筑物鋼桁架理論受力狀態(tài) 采用SUPERSAP結(jié)構(gòu)分析軟件三維有限元分析方法，建立鋼桁架計(jì)算模型，模擬鋼桁架在實(shí)際荷載條件下的受力狀態(tài)，計(jì)算鋼桁架的各個(gè)桿件和節(jié)點(diǎn)的理論受力狀態(tài)，所述理論受力狀態(tài)包括理論應(yīng)力值、應(yīng)力方向和位移變形值； 3)分析建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)與理論受力狀態(tài)誤差 分析步驟I)的檢測(cè)結(jié)果是否存在誤差？如果檢測(cè)結(jié)果存在誤差，重復(fù)步驟I)； 在消除步驟I)的檢測(cè)結(jié)果存在誤差的前提下，對(duì)比步驟I)的檢測(cè)結(jié)果和步驟2)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算二者的誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因，包括所述鋼桁架計(jì)算模型是否正確？ 4)以實(shí)測(cè)的實(shí)際受力狀態(tài)為基準(zhǔn)修正鋼桁架計(jì)算模型 考慮鋼桁架空間作用的影響、支座位移和變形的影響、溫度應(yīng)力的影響、桿件變形的影響、桿件剛度的影響，修正鋼桁架計(jì)算模型的相應(yīng)參量，直至步驟2)的計(jì)算結(jié)果與步驟I)的檢測(cè)結(jié)果相等，使鋼桁架計(jì)算模型符合鋼桁架的實(shí)際工作狀況； 5)采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn) 模擬卸除一根或多根鋼桁架桿件的內(nèi)力，使其鋼桁架各桿件和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變重新分布，采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，確定入選的最優(yōu)的鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案； 6)進(jìn)行可實(shí)施的最優(yōu)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案設(shè)計(jì) 所述最優(yōu)的鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案，包括應(yīng)力卸除方法和順序、臨時(shí)支撐安置方法、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控點(diǎn)選取、施工過程監(jiān)控、加固補(bǔ)強(qiáng)措施、增設(shè)桿件安置、施工安全系數(shù)、施工難易程度、工程量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)定，以及加固效果評(píng)定； 7)編制鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范編制鋼祐1架應(yīng)力卸除法加固施工圖； 8)進(jìn)行鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工 依據(jù)編制的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖，搭設(shè)工作平臺(tái)，在鋼桁架兩端增設(shè)穩(wěn)定的臨時(shí)支撐，預(yù)留足夠的安全系數(shù)，再去除需要應(yīng)力卸除的桿件，在桿件應(yīng)力重新分布完成，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，立即增補(bǔ)加固桿件，再拆除臨時(shí)支撐； 9)監(jiān)測(cè)鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程 依據(jù)編制的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖以及步驟5)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程監(jiān)測(cè)方案，采用工作正常、讀數(shù)穩(wěn)定可靠的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)對(duì)鋼桁架應(yīng)力卸除施工的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)控。
2.如權(quán)利要求I所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟I)的開槽法是在鋼桁架桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)粘貼電阻應(yīng)變片，采用機(jī)械方法在電阻應(yīng)變片兩端開槽，槽的深度為槽間距的O. 3 O. 4倍，使桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)處局部應(yīng)力獲得完全釋放，即解除桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)周圍的約束，使電阻應(yīng)變片產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形，測(cè)量開槽前后應(yīng)變釋放值，由下式計(jì)算出桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力值σ =-Ε· ε ;式中σ :桿件應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力值；ε :開槽前后應(yīng)變釋放值；Ε :彈性模量。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟2)的鋼桁架計(jì)算模型是考慮結(jié)構(gòu)的空間作用的計(jì)算模型，其參量包括模擬鋼桁架計(jì)算簡(jiǎn)圖、作用在鋼桁架上的荷載條件、節(jié)點(diǎn)變形條件和約束條件、支座變形條件和約束條件。
4.如權(quán)利要求3所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟2)的SUPERSAP結(jié)構(gòu)分析軟件是包括網(wǎng)格劃分、自動(dòng)建模、圖形顯示及后處理的三維有限元分析系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟5)的仿真實(shí)驗(yàn)，是在室內(nèi)計(jì)算機(jī)上模擬鋼桁架的應(yīng)力卸除加固的全過程，替代現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行多個(gè)鋼桁架卸除加固方案的與實(shí)際尺寸相等的足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)根據(jù)工程的具體情況制定，所述具體情況包括鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式、跨度、變形損傷嚴(yán)重程度、現(xiàn)場(chǎng)施工條件、載荷大小，所述足尺寸仿真實(shí)驗(yàn)包括卸除鋼桁架不同的桿件、觀察卸除桿件應(yīng)力后的鋼桁架應(yīng)力應(yīng)變重新分布情況，以及比較不同的應(yīng)力卸除加固方案對(duì)鋼桁架承載能力的改善程度。
7.如權(quán)利要求6所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟7)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，包括中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》、《鋼桁架檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》。
8.如權(quán)利要求7所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟7)的鋼桁架應(yīng)力卸除法加固施工圖，包括鋼桁架桿件卸除施工圖、鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變重新分布圖、鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程監(jiān)測(cè)圖、鋼桁架臨時(shí)支撐施工圖，以及鋼桁架補(bǔ)強(qiáng)加固施工圖。
9.如權(quán)利要求8所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟9)的鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工過程監(jiān)測(cè)方案，包括鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除過程中的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，以及鋼桁架應(yīng)力卸除加固效果評(píng)價(jià)。
10.如權(quán)利要求9所述的用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于 所述步驟9)對(duì)鋼桁架應(yīng)力卸除施工的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)控，是在鋼桁架各個(gè)桿件上布置應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)施工過程進(jìn)行全過程監(jiān)控，記錄應(yīng)力卸除過程中應(yīng)力應(yīng)變的變化值，填寫應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)記錄表格，繪制鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除前后的應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)值的重新分布圖，監(jiān)測(cè)鋼桁架各個(gè)桿件應(yīng)力卸除是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于建筑物鋼桁架的應(yīng)力卸除加固方法，其特征在于依次有以下步驟1)檢測(cè)建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)；2)建立鋼桁架計(jì)算模型，計(jì)算建筑物鋼桁架理論受力狀態(tài)；3)分析建筑物鋼桁架實(shí)際受力狀態(tài)與理論受力狀態(tài)誤差；4)以實(shí)測(cè)的實(shí)際受力狀態(tài)為基準(zhǔn)修正鋼桁架計(jì)算模型；5)采用修正后的鋼桁架計(jì)算模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；6)進(jìn)行可實(shí)施的最優(yōu)鋼桁架應(yīng)力卸除加固方案設(shè)計(jì)；7)編制鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工圖；8)進(jìn)行鋼桁架應(yīng)力卸除加固施工；9)監(jiān)測(cè)鋼桁架應(yīng)力卸除施工過程。本發(fā)明方法的與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是無需大型施工機(jī)械設(shè)備，無需卸載，保留原有結(jié)構(gòu)，施工量小，材料用量少，施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用低廉，加固效果好。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102890739SQ20121039129
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者張書良 申請(qǐng)人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院