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扣件式钢管模板支架节点半刚性受扭机制试验研究

曹琛  
【摘要】:扣件式钢管模板支架因其搭设灵活、拆除方便、通用性强、承载力大、经济性好等优点,在我国建筑施工模板支撑体系中起着主导作用。但近年来模板支架倒塌事故频繁发生,造成大量社会反响极其恶劣的严重后果。究其原因主要是由于该结构体系设计理论的不足和对模板支架受力性能认识的不全面,导致其设计与搭设不够科学,同时施工管理的混乱和材料质量本身的缺陷,也是引起事故的原因。因此,对扣件式钢管模板支架受力性能进行研究具有重要的工程价值。 在对近年历次重大脚手架和模板支撑架安全事故的诱因深入分析的基础上,明确了当前研究的主要不足在于忽略了扣件节点的半刚性受扭机制,以此确定了本文研究的内容,具体采用理论分析、试验与数值模拟相结合的研究方法。 为了验证直角扣件节点的抗扭转性能,本文对直角扣件进行了试验研究,试验以盖板螺栓紧固扭矩为主要研究参数,并考虑扣件制作工艺、材料质量等可能造成扣件性能离散的因素,完成了多层次、高试件量的试验工作,针对不同工况较地全面地获得了扣件节点半刚性受扭机制的性能数据。 在对试验结果详细分析和比较的基础上,根据试验数据的拟合结果,建立了用以解释扣件节点半刚性受扭机制的力学分析模型,并提出了适用于工程实践的简化的M-θ公式,并将其与试验结果及其他研究者已提出的分析模型进行了对比研究。 为进一步明确扣件节点的半刚性受扭工作机理及其对模板支架整体性能的影响程度,采用大型通用有限元程序ANSYS建立了考虑材料非线性和接触非线性的扣件节点三维实体精细化模型和扣件式钢管模板支架的整体模型,以此进行了仿真分析。并特别将扣件节点的仿真结果与试验结果进行了对比研究。 在上述工作的基础上,提出了该领域需进一步研究的问题。


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