双向扣件式钢管模板支撑体系稳定性研究

以某地铁工程为例,对双向扣件式钢管模板支撑体系进行荷载计算及设计,并建立三维数值模型进行构件内力分析,在此基础上,选取内力较大杆件进行强度及稳定性验算,并选取典型部位进行内力监测.结果表明:扣件式钢管模板支撑体系可以可靠地承受双向荷载,施工中应控制好施工速度及顺序;计算分析过程中,可在支撑体系节点上施加假想水平力来模拟支撑体系中初始缺陷对其稳定承载力的影响,得到的计算结果与实测值接近.研究结果可为类似工程提供参考.     

半刚性钢框架稳定理论的扣件式钢管满堂支撑体系极限承载力分析

在考虑直角扣件半刚性以及材料、几何非线性等因素的情况下,对两个扣件式钢管满堂支撑体系模型(无剪刀撑S1模型、有剪刀撑S2模型)进行非线性屈曲分析,得到体系竖向荷载-位移曲线,确定了体系极限承载力.采用半刚性钢框架稳定理论,对无剪刀撑S1模型承载力进行计算.将所得结果与数值结果对比,验证了半刚性钢框架稳定理论在计算体系承载力的可行性.对直角扣件的转动性能进行试验,得到弯矩-转角曲线.采用ANSYS中的COMBIN39弹簧单元对直角扣件的转动进行模拟.     

钢筋混凝土连续板结构体系的概率分析

钢筋混凝土连续板结构体系的失效概率,本文采用串联分析模型。即结构体系中有一个构件失效,则整个结构体系失效。连续板的失效概率应为荷载出现概率和相应荷载作用下的失效概率乘积的总和。当缺少荷载出现概率资料时,本文采用在各种荷载位置作用下结构失效概率的最大值。     

考虑直角扣件失效的脚手架稳定性及振动特性研究

目的研究直角扣件失效下双排脚手架稳定性及振动特性的变化规律,验证采用振动频率理论判断脚手架结构体系中直角扣件失效的合理性与可行性.方法以6步3跨双排扣件式脚手架为对象,采用ANSYS有限元软件,分别考虑立杆方向和纵向水平杆方向直角扣件失效的工况,进行稳定承载力、振型和振动频率计算,建立各计算参数与直角扣件失效之间的关系.结果在立杆或纵向水平杆方向的直角扣件失效数量增加时,脚手架稳定承载力呈现出不同程度的下降趋势,且脚手架的振型由整体横向振动转变为立杆或纵向水平杆的局部振动,导致其振动频率减小.结论立杆方向直角扣件失效对脚手架稳定承载力下降的影响更大,且用振动频率理论判断脚手架直角扣件失效具有可行性.     

扣件式钢管模板支撑体系承载力可靠度研究

目的在三点转动约束单杆模型的基础上,考虑直角扣件的初始几何缺陷和半刚性性质,对不同搭设参数下的钢管模板支撑体系承载力可靠度进行分析.方法利用Matlab软件编写程序分析了不同搭设参数条件下,管径D、壁厚t、转动刚度C_1、弹性模量E等构造因素对承载力的影响,并建立承载力概率模型.结果随着构造因素数量的增加,承载力的分布密度呈分散趋势,同时承载力均值减小,反之亦然.结论采用改进一次二阶矩法对扣件式钢管模板支撑系统可靠性进行评估,得知可靠度指标β随着抗力系数Φ的增大而增大.     

不同极限状态下弦支筒壳结构的力学性能和可靠性能

提出一种预应力空间结构体系——弦支筒壳.采用基于响应面函数的蒙特卡罗法,运用APDL语言编制相应的计算程序;研究了弦支筒壳的稳定性及其整体屈曲失效模式下的可靠性;分析了矢跨比、垂跨比、撑杆数目和预应力作用等对结构承载力和变形失效模式下可靠性的影响,给出了基于结构可靠性的上述参数的合理取值.分析结果表明:弦支筒壳的屈曲特征值、非线性屈曲临界荷载值和整体稳定性的可靠度指标均比单层筒壳大幅度提高;矢跨比和垂跨比对结构可靠度的影响较大,而撑杆数目对其影响较小;预应力值的改变对结构承载力失效和变形失效的影响较大,而对整体屈曲失效的影响较小.     

扣件式钢管模板支撑体系及管理研究

扣件式钢管模板支撑体系具有装拆方便、通用性强、承载力大、整体刚度好等优点,它已成为我国目前使用量最多的支撑体系之一。但是由于扣件式模板支撑体系在设计计算和搭设过程中存在许多不确定、不安全因素,导致模板高支撑体系塌倒事故频频发生,严重影响了施工安全和建筑物的使用性能。为此,本文深入研究扣件式钢管模板支撑体系设计和施工安全管理问题。     

爆炸冲击荷载作用下拱结构动力屈曲研究

用数值模拟方法,研究了爆炸冲击荷载作用下拱结构的动力屈曲问题,重点分析了拱结构矢跨比对其动力响应和动力屈曲的影响。结果表明:对于矢跨比大于0.1的拱结构,在弹性振动阶段,拱顶位移幅值数量最大,当出现塑性变形以后,结构最大位移点在约1/6拱跨处;当爆炸冲击持续时间在某一范围内时,结构发生动力屈曲以后会出现反直观动力响应,位移幅值-荷载幅值关系曲线出现2个拐点,第1个拐点对应的荷载可看作动力屈曲临界荷载,第2个拐点对应的荷载可看作动力失效荷载。当拱结构的矢跨比小于0.1时,结构发生动力屈曲以后不会出现反直观动力响应,动力屈曲临界荷载即动力失效荷载。当爆炸冲击持续时间一定时,拱结构矢跨比越小,动力屈曲临界荷载越小。     

模板支架水平构件的可靠性计算与分析

对模板支架水平构件进行了失效分析,建立了方木及水平杆的强度及挠度失效状态函数,研究了结构可靠性计算的直接积分法,进行了水平构件的可靠性计算与分析。研究表明:在小于目标失效概率Pf=10-4情况下,方木的剪力设计值可取为2 760 N,当水平构件受跨中集中荷载时其设计值不应该超过4 475 N,受均布荷载时其设计值不应该超过5.484 08 N/mm。研究结果为高大模板支架水平构件的设计提供了有价值的参考资料,对减小施工过程中模板支架坍塌事故的发生,具有一定的理论及实践意义。     

混凝土浇筑期考虑节点搭接缺陷的模板支架概率极限状态设计

为了确保混凝土浇筑期模板支架的安全性,基于可靠度理论,提出了考虑节点搭接缺陷的概率极限状态设计方法.选取具有代表性的工地进行现场调研,得到模板支架中节点搭接缺陷的发生规律及统计特性,对节点搭接缺陷进行数值模拟,分析了施工荷载以及模板支架跨数对荷载效应系数的影响,分别建立了考虑与不考虑节点搭接缺陷时的概率极限状态设计表达式,并将所得结果与建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范所得的可靠度指标进行比较.结果表明:所建立的非线性有限元模型在模拟节点搭接缺陷方面具有较高的精度;施工荷载对荷载效应系数变异性的影响远大于支架跨数的影响;基于所提设计方法得到的可靠度指标与目标可靠度指标具有最佳一致性.     

构造因素对扣件式钢管高大模板支架承载力的影响

以现场调研为基础,借助有限元软件SAP 2000建立模型,分析高大模板支撑体系的剪刀撑、扫地杆及钢管壁厚在体系几何尺寸不变的情况下对其屈曲承载力的影响.结果表明:竖向剪刀撑单向设置时,其设置方法对架体承载力影响很小;竖向剪刀撑双向设置时,其设置方法对架体承载力影响很大;架体承载力受扫地杆设置和钢管壁厚的影响较大.     

插口式钢管模板支架风险分析模型研究

为了兼顾模板支架的安全性和经济性,提出基于结构体系可靠度分析和模糊集理论的插口 式钢管模板支架方案的模糊风险分析模型。 首先分析模板支架体系的失效模式,运用MonteCarlo 数值模拟方法及插值法,给出模板支架体系的可靠度,进而将失效概率和失效损失系数进行模糊 化,使其成为非对称三角模糊数,建立了插口式钢管模板支架模糊风险决策模型。 结合实例进行分析和验证,结果表明该模型模拟结果与实际情况吻合。     

论高支撑系统扣件式钢管脚手架的安全控制

扣件式钢管高支撑体系在桥梁工程和大型工业与民用建筑工程中普遍采用,它具有高度和跨度大,结构荷载大,施工荷载密集,容易发生安全事故的特点,因而在工程应对其安全性进度控制,本文以某工程为例,介绍扣件式钢管模板高支撑系统如何在设计和施工中做好安全控制。     

扣件式钢管模板支架可调支托试验

目的针对现行规范有关扣件式钢管模板体系中可调支托伸出长度规定不一致的现状,给出《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162—2008)修订参考意见.方法在实验室内建立6组模板支架试验模型,研究可调支托不同伸出长度下模板支架的受力机理及破坏模式.结果随着可调支托伸出长度的增加,模板支架破坏荷载显著下降.立杆伸出顶层水平杆中心线至可调支托的长度值(a)由0.3 m增加到0.4 m,承载力降低幅度为7.12%;a值由0.3m增加到0.5 m,承载力下降了24.62%;a值由0.3 m增加到0.6 m,稳定承载力将大幅度降低,下降了36.20%.当a0.5 m且可调支托伸出立杆长度(记为a2)为0.3 m时,可调支托的螺母最先破坏,模板支架立杆处于弹性工作状态.结论 a值不应超过0.4 m,且a2值不得大于0.2 m.     

固接抛物线浅拱的平面内稳定性分析

对固接抛物线浅拱的静力及动力稳定性问题进行了研究.基于哈密尔顿原理推导出抛物线浅拱的动力学控制方程,并推得非线性静力平衡方程及静力跃越和分岔屈曲的解析方程;利用体系不稳定平衡时的能量守恒原理确立了发生动力屈曲的临界条件并得到动力屈曲相对荷载上限及下限值.分析结果表明:浅拱的修正长细比及结构已存在荷载是影响浅拱屈曲的重要参数,阶跃荷载作用下浅拱的静力及动力屈曲相对荷载随着长细比的增加而增加,而动力屈曲荷载随结构已存在荷载的增大而减小;当稳定平衡时系统势能大于零,浅拱的动力屈曲荷载将显著提高.     

立杆初弯曲对满堂支撑架稳定承载力的影响

为研究立杆初弯曲对满堂扣件式钢管支撑架稳定承载力的影响,采用随机缺陷模态法引入立杆的初弯曲。以某一扣件式满堂支撑架为例,考察立杆初弯曲方向角和幅值随机变量对满堂扣件式钢管支撑架的影响,进而提出基于拉丁超立方抽样的改进随机缺陷模态法。采用上述方法,分别分析了不同缺陷最大幅值、样本数量和直角扣件抗扭刚度情况下,立杆初弯曲对满堂扣件式钢管支撑架稳定承载力的影响。结果表明:随着缺陷最大幅值的增大,立杆初弯曲将更为显著地降低结构的承载力,立杆的初弯曲对满堂扣件式钢管支撑架稳定承载力的影响不可忽略;采用拉丁超立方法对满堂支撑架进行稳定分析时,样本数量应不少于立杆根数的两倍;直角扣件抗扭刚度越大,立杆初弯曲对满堂扣件式钢管支撑架的影响更为显著。     

单层网壳结构非线性稳定的随机缺陷模态法研究

采用随机缺陷模态法对凯威特–联方型单层网壳进行非线性稳定分析,研究了随机缺陷空间样本数量、矢跨比等因素对网壳结构稳定极限荷载的影响,并将随机缺陷模态法计算结果与一致缺陷模态法计算结果进行了对比.结果表明:采用概率统计方法对该网壳进行稳定分析时,随机缺陷样本数量应不小于90;对于矢跨比较大的单层网壳结构,采用一致缺陷模态法计算稳定临界荷载的概率可靠度较低,需要采用随机缺陷模态法加以验证;当网壳结构的矢跨比小于1/6时,两种初始缺陷分布方法计算出的稳定承载力较为接近.     

采用抑制屈曲支撑的钢框架结构性能分析

为了对比分析抑制屈曲支撑与普通钢支撑构件在反复荷载作用下的滞回性能,比较了2种支撑钢框架体系在单调、往复水平荷载和地震荷载作用下的抗侧力和抗震性能.基于ANSYS对结构构件和体系进行了分析,并与试验结果进行了对比.分析表明,抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,恢复力模型可简化为对称的双线型,其滞回曲线稳定饱满,滞回耗能能力大大优于普通钢支撑.同时数值分析结果与试验结果也得到了很好的吻合.抑制屈曲支撑相对于普通钢支撑可进一步提高钢框架结构的后期刚度、极限承载力和耗散能力,更大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能.因此抑制屈曲支撑较普通钢支撑更适于在有更高抗侧力和抗震要求的钢结构中应用,其更为简单的恢复力模型也使结构体系的分析和设计十分简便.     

基于可靠度的桥梁船撞作用荷载组合分项系数

对船撞偶然组合问题,现行的桥梁设计规范给出了相应的组合分项系数。为了分析现行规范给出的分项系数下桥梁结构可靠度指标水平,寻求荷载组合分项系数与桥梁结构可靠度指标之间的关系,需要对桥梁船撞偶然荷载组合进行深入研究。基于有限元-神经网络-Monte Carlo(FA-M)法和极限状态设计法,计算桥梁结构船撞偶然组合不同荷载分项系数下的可靠度指标。以练江1号桥主桥为依托工程,采用有限元软件建立全桥空间有限元动力模型,以荷载冲击谱模拟船撞桥墩的动力时程,塔克斯特拉准则作为荷载组合理论依据,确定船撞荷载与汽车荷载作用下结构的失效模式。提取船撞荷载与荷载效应样本、汽车荷载与荷载效应样本、船撞和汽车荷载组合与荷载效应样本,对这些样本进行BP神经网络训练,当训练结果满足精度要求时,对船撞荷载分项系数ψCV取1.0,汽车荷载分项系数ψLL分别取0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0,并采用Monte Carlo法计算各分项系数下桥梁结构的失效概率和可靠度指标,将不同分项系数下的可靠度指标与目标可靠度指标进行比较。研究结果表明:跨径在150m以内的连续刚构桥荷载组合分项系数ψCV、ψLL,建议其值为1.0、0.8;F-A-M法可以方便、快速地求解桥梁结构船撞偶然组合下的可靠度指标,建立可靠度指标β与船撞荷载分项系数ψCV、汽车荷载分项系数ψLL的影响面关系,并给出荷载分项系数建议值,为船撞偶然组合设计及桥梁船撞的风险评估提供依据。     

新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系设计方法

考虑几何非线性采用ANSYS有限元软件对一种新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系（采用防屈曲支撑（BRB）代替Pall型摩擦阻尼器（PFD）的普通支撑）的滞回特性进行分析.首先进行了Pall型普通支撑体系和Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系的滞回性能对比分析,结果表明,防屈曲支撑在拉压循环荷载作用下均能达到屈服,拉压承载力基本一致,耗能能力优于普通支撑.然后分析了防屈曲支撑刚度、Pall型阻尼器起滑摩擦力、阻尼器的大小以及防屈曲支撑与水平方向的倾角等因素对体系滞回特性以及支撑内力的影响.结果表明,Pall-BRB支撑体系比Pall型普通支撑体系有更好的耗能性能,支撑内力变化不大且在阻尼器起滑后保持为常数,有利于抗震设计;防屈曲支撑最大内力与起滑摩擦力关系密切,起滑摩擦力越大,体系耗能能力越强,支撑越能充分发挥作用.最后提出了这种新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系的设计方法.