某大型摩天轮施工模拟分析.pdf

摘要]用ANSYS10.0对某大型摩天轮钢结构施工全过程进行模拟分析，主要内容包括：A形支架及轮轴系统提升力的确定、提升塔架结构设计和整体稳定分析、轮缘系统安装过程计算、轮缘安装辅助桁架拆除及轮辐索张拉过程计算。施工全过程模拟计算按照预定的施工方案分步实施，并在确保结构施工安全性的同时，对施工方案进行优化，且为施工辅助设施的设计提供可靠的数据。[关键词]摩天轮结构；提升塔架；施工模拟；辅助桁架拆除

内容摘抄：

1工程概况
某大型摩天轮总高度为208m,建成后将是世界上最大的摩天轮。摩天轮的转动轮盘采用柔性预应力钢索体系，由辐射状布置的拉索和轮箍组成，轮箍采用三角形断面的管桁架，通过48根交替布置的轮辐索与轮毂上索盘相连，形成一个自平衡体系。轮毂系统通过轴承绕轮轴转动。轮轴固定于A形支架项部，稳定斜拉索提供侧向稳定支撑。结构组成如图1所示。为保证摩天轮在施工过程中的安全性，需要对摩天轮结构施工全过程进行模拟计算。
2 A形支架及轮轴系统提升力的确定根据A形支架提升方案，对施工过程中的11种提升状态进行分析，并根据分析结果确定提升力大小，从而为提升塔架设计及提升设备选择提供理论数据。计算模型如图2所示。A形支架与轮轴连接处单向较接，A形支架底部约束x、名向自由度，释放y向自由度，即滑动铰支座。塔架吊点提升处设置铰支座，此支座的名向反力即为整体提升力。三维坐标方位如图2所示，x为垂直于轮轴方向，y为平行于轮轴方向，名为竖直向上。

3提升塔架设计和整体稳定计算
3.1提升塔架设计计算
提升塔架用来提升A形支架，由主提升支架、辅助提升支架、提升大梁以及缆风绳等组成，具体布置如图4所示。主提升塔架标准节截面尺寸为3.2m×5.2m,辅助提升塔架标准节截面尺寸为3.5m×4.0m;提升塔架中部和上部各设置一道加强支撑，增强结构的整体稳定性。设计验算综合考虑了缆风绳预应力、提升荷载(A形支架提升分析得到)、风荷载、地震作用、温度荷载等多种荷载的影响；共采用了46种荷载组合进行设计验算。另外设计验算考虑了支座不均匀沉降的影响（分别为±2cm)。

4轮缘系统安装过程计算
A形支架及轮轴系统安装完成后，即进入了轮缘系统安装阶段，由于轮缘和轮辐索在安装过程中为几何可变体系，所以在轮缘安装中增设刚性轮辐（辅助桁架），使得施工时变结构形成稳定体系。为了确保摩天轮轮缘在安装过程中的安全，需准确计算安装过程中刚性轮辐与轴套连接节点受力以及确定刚性轮辐拆除时轮辐索预应力的大小，为连接节点的详细设计提供理论数据。本节对轮缘的整个安装过程进行了设计验算，时变结构计算模型如图5所示，共分为8个施工步进行计算。
4.1安装过程构件验算
设计验算综合考虑缆风预应力、提升荷载、风荷载、地震作用、温度变化等多种荷载的影响。进行了26种荷载组合工况的设计验算，计算结果表明：①第7施工步为最不利状态，轮缘腹杆应力比达到0.8，发生在摩天轮项部区域；刚性轮辐主弦杆最大应力比达到0.87,位置如图6所示，发生在最上部刚性轮辐靠近刚芯区域；②其余构件在整个轮缘安装施工过程中应力比均小于0.80，满足设计及施工要求。
4.2刚性轮辐与轴套连接节点受力计算

（略）

投稿会员：巧克力布丁