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考虑初始缺陷的扣件式钢管模板支架极限承载力研究

葛召深  
【摘要】: 扣件式钢管模板支架空间结构是指由扣件、钢管等构件组装而成的临时空间结构体系。由于近年来模板支架倒塌事故频繁发生,而至今我国颁布的关于该行业的相关规范又存在诸多争议,使的关于该课题的研究变的更为紧迫。本文系统的总结并分析了国内外研究现状和发展趋势。在前期研究成果的基础上,对扣件式钢管模板支架整架试验的试验数据进行了进一步的分析和挖掘,并通过对5个工况试验加载全过程的跟踪监测,分析了整架及其局部立杆的变形特性。以整架试验模型为计算模型,并通过有限元软件建立精细化的有限元模型,对架体进行了缺陷非线性稳定全过程分析。本文的主要研究成果可归纳为以下几个方面: 1)本文在对国内外扣件式钢管模板支架深入调研的基础上,从6个方面详细分析了模板支架的研究现状并指出了一些有待解决的问题及相应的解决办法。 2)在整架试验前期研究的基础上,进一步分析了剪刀撑和横杆对架体稳定性的影响,以及二者之间相互协调的关系。通过对整架以及局部立杆变形特性的分析,为计算长度系数的取值提供了参考依据,并提出了适合扣件式钢管模板支架结构的稳定分析理论。 3)本文在整架试验基础上,结合钢管材性试验和节点半刚性试验,在有限元软件ANSYS中建立了具有材料多线性随动强化和节点半刚性的整架模型。并通过分析证明了该模型的正确性。 4)以实测缺陷为依据,对架体进行一致缺陷模态法和随机缺陷模态法的非线性全过程稳定分析,结果证明一致缺陷模态法分析扣件式钢管模板支架结构是可行的。 5)通过分析证明了扣件式钢管模板支架结构应属于缺陷敏感结构。并通过对结构试验、一致缺陷模态法和随机缺陷模态法计算的结构失稳模态和荷载位移曲线的对比研究,验证了扣件式钢管模板支架结构的脆性失稳破坏特征。


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