承插型盘扣式模板支撑体系节点半刚性研究

承插型盘扣式钢管模板支架目前在土建工程中广泛采用,其搭设方案直接关系到施工安全。目前针对这种支撑体系连接部位的研究较少,我国规范指出应采用半刚性连接模拟,并给出了一个刚度值,但没有说明应用范围。大多数研究者认为规范给出的节点刚度值低估了承插型盘扣式钢管模板支架的承载能力。针对实际工程的需要,通过足尺模型逐级加载试验,测试模板支架立杆的轴力,并通过有限元分析,对比实验和数值模拟结果,得到半刚性节点的刚度建议值。所得结果可为实际工程中该类模板支撑体系的计算分析提供试验和数据参考。     

盘扣式钢管脚手架节点转动刚度及稳定承载力研究

盘扣节点转动刚度对盘扣式钢管脚手架稳定承载力有重要影响，但现有研究均未考虑盘扣节点顺/逆时针转动刚度差异.为进一步提高盘扣式钢管脚手架稳定承载力的预测精度，根据各构件真实尺寸建立盘扣节点三维精细化有限元模型，采用基于等向硬化准则及关联流动法则的弹塑性本构模型描述材料的完整变形过程，利用罚刚度方法准确模拟各构件之间的相互作用，从而获得包含顺/逆时针转动刚度差异的盘扣节点完整力矩-转角曲线，并进行了试验验证.研究表明，盘扣节点顺/逆时针转动的力矩-转角曲线及刚度变化规律相似，但逆时针转动的承载能力和转动刚度均大于顺时针转动的情况.基于完整力矩-转角曲线进行的架体稳定承载力分析结果与竖向加载试验结果一致，从而验证了包含顺/逆时针转动刚度差异的盘扣节点完整力矩-转角曲线对盘扣式钢管脚手架稳定承载力预测的适用性.     

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。     

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.     

新型盘扣式钢管支架单元体受力性能研究

针对传统承插型盘扣式钢管支架在实际应用中存在的问题,优化设计了一种新型全工况适应型盘扣式钢管支架体系。为检验新型体系的安全稳定性,对螺丝盘节点受力性能进行了基本单元体试验研究和节点半刚性有限元分析,然后对该基本单元体进行SAP2000建模分析,通过对比分析试验值和理论值,验证有限元分析及试验结果的合理性,确定节点刚度值的取值范围。研究结果表明:螺丝盘与丝杆连接可靠,节点不会先于构件发生破坏;节点刚度值是影响结构稳定承载力的重要因素,建议在工程应用中,半刚性节点的刚度值取70 kN·m/rad。     

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.     

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。     

平面钢管桁架整体稳定实用设计方法

平面钢管桁架的整体稳定性主要由其受压弦杆的平面外稳定性决定.本文针对上弦简支、承受均布荷载的平面钢管桁架,采用势能原理确定了考虑受压弦杆不均匀轴力影响的计算长度系数和考虑桁架附加扭转效应的承载力折减系数,结合轴心受压构件整体稳定相关设计规定,建立了平面钢管桁架整体稳定承载力实用设计方法.采用有限单元法,对24例不同几何参数的平面钢管桁架进行了线性屈曲分析和考虑初始几何缺陷的非线性稳定分析.由本文实用设计方法计算得到的平面钢管桁架整体稳定承载力与有限元分析结果吻合良好,验证了实用设计方法的合理性和可靠性.最后,通过非线性有限元分析讨论了较大初始几何缺陷(跨度/300)对平面钢管桁架整体稳定性的影响.     

加强式端板连接节点的初始刚度与抗弯承载力

针对需要局部加强的梁柱端板连接节点,考虑了柱翼缘用背垫板加强,节点域柱腹板用补强板加强的构造形式.将节点分为若干组件,求各组件初始刚度;对其中经过加强的组件,采用理论推导和有限元分析相结合的方法得出初始刚度表达式;然后将各组件初始刚度进行组装,得到加强式端板连接节点初始刚度.用屈服线法推导出含背垫板柱翼缘的设计抗弯承载力表达式,参照现行规范推导出其余影响节点承载力的组件的设计抗弯承载力表达式,取其中抗弯承载力的最小值,得出加强式端板连接节点的设计抗弯承载力表达式.通过与有限元计算结果对比表明加强式节点初始刚度的计算方法具有足够的精确性,可用于节点刚性的判断和参数研究.     

平面钢管桁架面外失稳的节点刚度参数分析

平面外失稳是平面钢管桁架受压主管在荷载作用下的主要破坏形式之一。在稳定验算过程中,如果不考虑相贯节点转动刚度的影响,对于受压主管无支撑的平面桁架将得到一个不精确的面外稳定承载力。为了评估节点转动刚度各分量的影响,对平面钢管桁架建立带连接单元的杆系非线性有限元分析模型,并对有限元模型的稳定承载力进行了节点刚度参数分析。分析结果表明,节点面外转动刚度对于面外稳定承载力影响显著,而节点面内转动刚度及扭转刚度影响很小,对平面钢管桁架进行稳定分析时,必须考虑节点面外转动刚度的影响,才能得到较为精确的分析结果。     

套管承插式脚手架节点力学性能研究

为了揭示套管承插式节点的半刚性特性、计算方法及其对节点及脚手架承载力的影响,本文结合相关试验数据、数值仿真和理论分析,研究了节点连接棒的伸入长度、连接方式对节点刚度产生的影响以及节点刚度对脚手架承载力的影响。分析结果表明：节点连接棒的长度为在12cm范围内时,伸入长度的变化决定了节点的刚度大小,超过12cm时,节点刚度的数值基本不受连接棒伸入长度影响;固定式连接棒的节点转动刚度相对于活动式的提高11%左右,进一步模拟得到采用三点焊接方式的节点刚度最优。最后选取5组节点刚度数据对脚手架进行仿真计算,得出节点刚度对结构极限承载力大小的影响能达到40%,说明节点刚度对脚手架承载力有显著影响。     

端板连接组合节点初始转动刚度分析

利用欧洲规范3与欧洲规范4介绍的组件法思想,针对已有的端板连接组合节点初始转动刚度分析方法的不足,提出了端板连接组合节点负弯矩作用下节点初始转动刚度的详细计算步骤;考虑板内纵筋与剪力栓钉竖向位置的不同及桩腹板加劲肋的影响,给出了初始转动刚度组件法分析模型.将分析结果与试验结果进行了比较验证,结果表明该分析方法精度较好,能够用于工程设计中对该类节点初始转动刚度的预测.     

装配式钢牛腿偏心受压力学性能试验与有限元分析

装配式钢牛腿,因其结构简单、安装方便、使用安全得到广泛肯定.针对一种新型装配式钢牛腿开展研究.考虑肋板厚度、偏心距、锚板类型,进行了4个不同形式的装配式钢牛腿的偏心受压力学试验.测定了钢牛腿节点的荷载-变形曲线、应力分布状态、极限强度,观测其破坏形式,建立了有限元模型,分析研究了荷载-变形关系和节点弯矩-转角关系.结果 表明:钢牛腿节点呈现出半刚性节点特征.牛腿有两种破坏形式,当锚板无支撑保护时,锚板在牛腿还未达到极限承载力时先屈曲破坏;当锚板有支撑保护时,牛腿的极限承载力取决于螺栓的抗剪强度.从应力分布上对比发现,结构刚度突变处应力集中.连接处的焊缝质量和螺栓的材质是受力的关键,改善它们将极大地提高节点的承载能力.钢牛腿肋板厚度越大,极限承载力越大;偏心距越小,极限承载力越大.节点的初始刚度随肋板的加厚小幅增加,偏心距对节点初始转动刚度影响效果不明显,侧板与锚板安装间隙过大会降低节点刚度,应尽可能减少制作误差.     

外伸端板节点有限元分析

为考察外伸端板连接中不同端板厚度、螺栓直径、螺栓布置对节点受力性能以及端板强度的影响,采用有限元数值分析软件ANSYS建立半刚性端板连接节点模型进行非线性有限元分析．在建立模型和计算分析过程中考虑了弹塑性、大变形和接触问题．分析结果表明：端板厚度的变化对节点的初始转动刚度、极限转动能力以及抗弯承载力都有不同程度的影响;节点的初始转动刚度随着端板厚度的增加而增加,但节点的极限转动能力却随着端板厚度的增加而减小;设计中建议采用大螺栓、中等厚度的端板,同时螺栓应尽量布置在靠近梁翼缘一侧;传统的T形件方法计算端板强度,其计算结果偏低．     

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。     

H型钢梁Z形焊接对接节点承载性能

在两根H型钢梁的对接拼接连接时，使用螺栓连接容易安装不到位，达不到强度要求，在现场施工过程中，焊接连接比螺栓连接更方便施工，但焊接连接会导致残余应力和残余变形，为了维护钢构件的牢靠度和安全度，本文提出一种Z型对接焊接节点形式，与规范里的焊接H型钢梁对接节点比较，为考察该节点的受力性能，进一步探究究节点区域的刚度变化和应力分布情况，利用ABAQUS软件对该Z型节点以及标准节点进行有限元分析，发现此Z型节点承载性能比标准节点承载性能有所提升，同时方便施工现场节点快速拼接。     

钢框胶合板模板整体静载试验

通过对一种冷弯型钢做边框的钢框胶合板模板进行整体的静载试验,对各个加载工况进行挠度和变形观测,测定了该模板在试验荷载条件下的强度、刚度,并将实际测试值与混凝土验收规范做比较,从而判断了该模板的整体结构的安全承载情况并为整体模板验算规范提供数据依据。     

塑性状态过盈配合联接的承载能力计算

根据塑性理论推导出在塑性变形状态下过盈配合联接承载能力的计算方法和计算公式。给出了用于计算机程序设计的详细计算步骤。     

基于弧长法的南瓜型超压气球非线性后屈曲分析

稳定性研究是南瓜型超压气球设计面临的重要课题。针对南瓜球非线性屈曲过程,对含初始缺陷南瓜球的稳定性进行研究。首先,对南瓜球进行特征值屈曲分析,得到前8阶屈曲模态及线性屈曲临界载荷。然后,基于特征值分析的模态构型给出初始缺陷分布,进一步利用非线性有限元中的弧长法分别计算临界缺陷模态和组合缺陷模态下对应的屈曲临界载荷。结果表明,南瓜球对初始缺陷较敏感,缺陷的幅值和分布形式对承压能力和失稳形态均有影响,承压能力随缺陷幅值增大而降低,说明提高南瓜球稳定性需要提高气球的加工精度。同时,对已失稳南瓜球的应力分布进行分析,发现失稳状态下南瓜球高应力区的应力水平远高于相同载荷下未失稳南瓜球的应力水平。可见,失稳现象极大降低了气球的承压能力。