偏心荷载作用下扣件式钢管满堂支承体系承载性能研究

如何准确地对扣件式钢管满堂支承体系的稳定承载力进行计算是亟待解决的一个技术难题.现有的各种满堂支承体系承载力计算方法中,均没有考虑由于扣件的偏心连接而导致水平杆与立杆不在同一平面内的情况以及满堂脚手架通过水平杆将上部荷载偏心传递给立杆的影响(以上两种偏心情况统称为偏心荷载).在分析满堂支承体系结构特点的基础上,提出了考虑偏心荷载作用下的满堂支承体系数值计算模型.通过对大量不同搭设参数下的满堂支承体系分别进行是否考虑偏心荷载影响的非线性有限元模型分析及2个满堂脚手架的原型试验,证实了偏心荷载这一因素对扣件式钢管满堂支承体系承载性能的影响.所提出的计算模型合理、安全,可为今后满堂支撑架及满堂脚手架的设计提供有价值的参考.     

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.     

立杆间距对满堂扣件式钢管脚手架承载力的影响

合适的立杆间距对满堂扣件式钢管脚手架的稳定性有着非常重要的作用。研究的主要目的就是为了确定脚手架在其他条件不变的情况下,立杆间距的不同对脚手架承载力有何影响。利用理论计算和ANSYS有限元软件模拟分析5×5跨的架体模型,研究立杆间距在0.6m~1.6m范围内变化时脚手架的稳定性。由分析知:当脚手架的立杆间距在1.2m~1.6m之间时,扣件式钢管脚手架的整体稳定性最好,结论可供实际工程参考。     

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.     

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.     

扣件式钢管脚手架三维整体静力分析

扣件式钢管脚手架是目前国内建筑施工中使用最广的脚手架形式.用ANSYS模拟满堂脚手架在施工过程中脚手架搭设工况,模拟合适的参数,进而分析满堂脚手架搭设体系的性能、得到了满堂脚手架中扣件式钢管脚手架稳定承载力.     

新型套扣式钢管脚手架节点的水平向抗压性能

相比传统脚手架,新型套扣式钢管脚手架在安全、经济和便利上具有优势,但因相关理论研究尚不完备,从而影响了其进一步推广使用.文中以该新型套扣式钢管脚手架节点为对象,进行了3种不同工况下的水平受压承载力试验研究和有限元分析.结果表明:试验数据与有限元模拟值基本一致,3种工况下随着水平受压荷载的增大,套扣节点的变形均线性增加,随后节点受压屈服,表现出明显的非线性特征;其中节点在单向受压和双向非对称受压下破坏形式表现为立杆弯曲破坏和钢管截面压瘪,而双向对称受压下为节点处立杆钢管压瘪,水平杆端接头与十字套扣连接松动;表明节点的抗压刚度和受压承载能力与其受荷方式直接相关.在此基础上,对节点的抗压参数进行了系统分析,得出立杆长度对节点受压承载力影响最大,而十字套扣、水平杆端接头厚度的影响很小.由此,提出了基于立杆长度的节点水平向抗压刚度模型.     

碗扣式满堂支架整体稳定性分析

文章根据碗扣式满堂支架的受力性能确定了计算单元,提出了基于水平杆不连续性的简化模型,即有多个弹簧支座的多节间连续压杆模型,考虑了剪刀撑、扫地杆高度和顶托高度、架体高度及杆件的初始缺陷等因素对稳定承载力的影响,并对理论临界荷载做了合理修正;从结构和材料特性2个方面推导了压杆的弹簧刚度计算公式,偏于安全取两者的较小值;借助支架承载力试验值与该模型计算结果对比来证明此简化模型的正确性,并根据修正公式快速地计算支架的稳定荷载,为碗扣式满堂支架的整体稳定性分析提供了一种方法。     

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.     

水平冲击荷载作用下高大满堂支撑架动力性能研究

针对高大满堂支撑架在混凝土浇筑期受到水平动荷载作用而产生的结构振动甚至失稳现象进行研究.通过原型试验,研究了在不同混凝土浇筑阶段,顶部受到水平冲击荷载作用下的满堂支撑架的动力性能.考虑在上部结构施工过程中,可能导致的扣件松脱、滑移、断裂甚至失效的情况,研究了不同工况下满堂支撑架的受力性能变化规律.借助有限元仿真分析研究了冲击荷载作用下满堂支撑架的动力反应现象.结果表明,混凝土浇筑过程中,混凝土浇筑量的增加以及剪刀撑的失效将会使得满堂支撑架的自振频率降低,容易引发架体倒塌.当部分立杆节点发生失效时,冲击荷载作用对立杆轴力影响显著增加.     

76M罐体施工落地式扣件钢管脚手架设计

根据对某结构设计高度为76m的工业混凝土罐体施工组织设计要求,拟采用落地式双排扣件式钢管脚手架,按照现行相关规范对满足构造要求初选脚手架方案中的纵横向水平杆承载力与扰度要求、扣件的抗滑承载力、立杆稳定性和立杆地基承载力以及连墙件的强度、稳定性和连接强度分别进行了施工演算,均符合安全要求。     

承插型盘扣式钢管支撑脚手架试验及有限元分析

为了研究其受力性能,设计出3种不同斜杆布置的单元架体,并进行了足尺试验研究及有限元计算。结果表明：斜杆为对角布置时较为合理,且不易使单元架体发生水平倾倒及竖向屈曲失稳;在杆件受力方面,立杆主要是受力杆件,竖向斜杆与水平杆主要是构造杆件,保证整体架体几何不变.运用ABAQUS对试验架体进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好;运用有限元对节点刚度分析可知,节点刚度处在10⁶～10⁹ N·mm∕rad之间时对承载力的影响较大,进而对承载力—节点刚度曲线进行非线性拟合并对比试验值得出节点刚度建议值为38.1 MN·mm∕rad;分析水平杆步距、立杆间距可知,水平杆步距的增加对架体承载力的影响更为显著,建议在工程设计计算时考虑水平杆步距对支撑架体承载力的影响.     

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点抗扭刚度影响因素

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点属于半刚性连接,其抗扭刚度是架体结构稳定承载力的重要影响因素。为保证承插型盘扣式钢管支架设计安全可靠和经济合理,对架体盘扣节点抗扭刚度影响因素进行研究,揭示各影响因素对盘扣节点抗扭刚度的作用机理,提出合理的抗扭刚度值。在盘扣节点抗扭试验的基础上,分析得盘扣节点扭矩-转角关系曲线和抗扭刚度影响因素,建立盘扣节点实体有限元模型对影响因素进行数值分析,提出合理的盘扣节点抗扭刚度建议值,并通过架体压载试验和有限元数值分析的结果对比,验证节点抗扭刚度建议值的合理性。研究结果表明:插销与连接盘的接触面积和材料应变硬化模量对盘扣节点抗扭刚度影响较大;盘扣节点扭矩与转角关系曲线非线性特性明显,抗扭刚度分3个阶段进行选取较为合理,各阶段盘扣节点抗扭刚度值宜取50～60、20～25、0～5 kN·m/rad。     

周转后直角扣件钢管节点抗滑性能的试验研究

进行了18个直角扣件钢管节点周转后抗滑性能的试验研究,主要试验参数有:扣件拧紧扭矩、周转次数、周转加载幅度等.试验结果表明:随着拧紧扭矩和周转次数的增加,抗滑刚度和承载力均呈先增大后减小的趋势,当扣件拧紧扭矩为30 N.m和周转次数N=25时,抗滑刚度和承载力均达到最大值;随着周转加载幅度的增加,抗滑刚度呈先增大后减小的趋势而竖向承载力呈逐渐减小的趋势.在试验结果的基础上,回归得到直角扣件钢管节点抗滑承载力(P)-横杆位移(Δ)的关系曲线.建议在施工中要确保扣件的壁厚达到规范要求、经常更换螺杆,同时周转次数以不超过25次为宜.     

概率极限状态设计法计算扣件式钢管脚手架整体稳定性的研究

根据扣件式钢管脚手架的破坏主要是由于脚手架整体失稳造成的这一论断,本文利用概率极限状态设计法从立杆计算入手,分析了扣件式钢管脚手架整体稳定的计算方法,并证明了概率极限状态设计法可以进一步简化脚手架计算程序的优点。     

钢管扣件式满堂脚手架承载性能试验探讨

以某大型住宅楼项目为依托构建起钢管扣件式满堂脚手架承载性能试验模型,并分九种工况进行满堂脚手架承载性能及主要影响因素的分析.结果表明,钢管扣件式满堂脚手架承载性能主要受扣件自身完整性、满堂脚手架架体顶端荷载的均布状况及施加方式、架体顶端建筑材料和设备堆放的均匀性、剪刀撑状况等因素的影响,应从上述因素着手,消除脚手架架体...     

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.     

高宽比较大的扣件式钢管脚手架整体稳定性研究及应用

分析了高宽比较大的扣件式钢管脚手架的受力特点,用弹簧单元替代直角扣件这种特殊的半刚性连接方式,引入弹簧单元的伸缩系数及转动刚度,建立了线弹性格构式柱计算模型,利用半刚性连接的钢框架模型计算单位水平力作用下层间相对位移,推导出该模型的失稳屈曲荷载计算公式.对高宽比等于27.3的扣件式钢管脚手架,采用MIDAS GEN有限元软件建立模型进行数值分析,获取失稳屈曲荷载值,并对比简化计算结果,可知公式的计算精度能满足工程设计及校核的需要.     

高宽比较大的扣件式钢管脚手架整体稳定性研究及应用

分析了高宽比较大的扣件式钢管脚手架的受力特点,用弹簧单元替代直角扣件这种特殊的半刚性连接方式,引入弹簧单元的伸缩系数及转动刚度,建立了线弹性格构式柱计算模型,利用半刚性连接的钢框架模型计算单位水平力作用下层间相对位移,推导出该模型的失稳屈曲荷载计算公式。对高宽比等于27.3的扣件式钢管脚手架,采用MIDAS GEN有限元软件建立模型进行数值分析,获取失稳屈曲荷载值,并对比简化计算结果,可知公式的计算精度能满足工程设计及校核的需要。     

固定结合面参数的计算机模拟计算

对一个包含固定结合面的具体结构 ,利用有限元分析程序计算了结合面刚度参数和结合面位置对结构模态的影响。结果表明 ,描述结合面切向刚度大小的参数对结构的扭振刚度模态的影响比对纵向振动模态和弯曲模态的影响显著 ;结合面法向刚度大小的参数对纵向振动模态的影响比对弯曲、扭振模态的影响显著 ;接合面的位置对结构的固有频率也有较为明显的影响。