【硕士】扣件式钢管模板支撑体系动力特性及动力稳定性研究

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内容简介

　　 长期以来扣件式钢管模板支撑体系在建筑施工中已经得到广泛的应用,此类模板支撑架在我国大约占模架使用总量的70%,占据主导地位。模板支撑架的安全稳定是施工得以顺利进行的基本保证。然而作为临时结构物,它的重要性往往被人忽视,多年来模板支撑架事故频发。模板支撑架失稳坍塌多发生在混凝土浇筑时期,荷载的计算失误、立杆伸出水平杆长度过大、支撑架整体刚度不足等都会成为其失稳的原因。混凝土施工过程中活荷载变化较大,不同工艺浇筑混凝土时产生的荷载效应有所不同,材料及施工器具的局部堆积、振动棒的作用等会使支撑架体受荷分布不均匀,混凝土浇筑时梁处荷载的局部集中以及冲击作用对荷载也有放大效应。这些因素考虑不周全会直接导致扣件式钢管模板支撑架的设计和搭建存在安全隐患。对于模板支撑架整体失稳的临界荷载值和临界失稳状态时的位移及破坏形式,仍然需要深入研究。 　　本文主要结合课题组前期研究成果,对模板支撑架的动力特性、混凝土浇筑期其自振频率的动态变化、谐荷载下的动力响应、支撑架整体动力稳定性进行了分析和数值模拟。所做的计算分析主要有: 　　1. 预应力下模板支撑架结构的模态分析,计算混凝土浇筑期阶段性区域质量荷载下的动力特性,利用Block Lanczos法提取特征参数,分析随着混凝土的浇筑施工的进行,模板支撑架动力性能的变化趋势; 　　2. 模板支撑架顶部简谐荷载作用下的谐响应分析,得到节点位移随频率的变化规律,以及对结构位移影响较大的外荷载频率,并比较了不同荷载幅值的影响; 　　3. 模板支撑架静力非线性稳定分析,多次计算并通过判断结构切线刚度矩阵的正定性确定静力非线性稳定临界荷载PScr; 　　4. 模板支撑架在阶跃荷载下的动力稳定性分析,根据静力分析结果逐级施加荷载值,得到动力稳定临界荷载PDcr,并将此结果与静力分析结果进行比较分析; 　　5. 对模板支撑架同时作用一定比例的水平荷载和竖向阶跃荷载,通过非线性时程分析,得到不同水平荷载程度下支撑架体系的静力及动力稳定临界荷载值; 　　6. 对支撑架模型进行特征值屈曲分析,提取最低阶屈曲模态中构件节点的位移以模拟结构的初始几何缺陷分布,并分析初始缺陷对支撑架动力稳定性的影响。 　　本文通过分析得出以下结论: 　　1.泵送混凝土脉冲谐荷载对模板支撑架稳定性能影响较大,随着混凝土浇筑施工的进行,模板支撑体系动力特性的变化具有规律性,其自振频率随顶部质量荷载的增加而减小,同时位移及变形特征发生改变。可以通过对其变形及位移的跟踪观测及时了解支撑体系的动力特性,从而判断结构稳定性。 　　2.模板支撑架静力及动力稳定性受荷载形式和附加水平荷载以及初始缺陷的影响,模板支撑架动力稳定承载力远小于静力稳定承载力,可见,动力作用是模板支撑体系失稳坍塌的重要原因之一。　　......　　共69页 编制于2012年

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