碗扣式钢管模板支撑架力学性能分析

碗扣式钢管模板支撑架由于具有通用性强、承载力高等特点,在现代工程建设中得到了广泛的应用,但由于各种原因,模板支撑系统坍塌的工程事故也屡见不鲜。为研究碗扣式钢管模板支撑架的力学性能,采用有限元软件Midas分析了碗扣节点和支撑架的受力,并与试验结果进行对比,结果表明碗扣节点呈现出半刚性的特点;钢管的初始缺陷可通过施加虚拟水平力的方法进行考虑;通过折减横杆刚度系数的刚节点模型可简化计算碗扣式钢管模板支撑架的承载力。     

碗扣式模板支架斜撑等效弹簧刚度的求解方法

针对碗扣式模板支架的斜撑刚度取值问题,提出了等效弹簧刚度求解方法.算例结果表明,采用简化的无斜撑计算模型合理,在此基础上建立有斜撑计算模型并结合试验值与有限元计算值可求出斜撑的等效弹簧刚度;通过水平杆与立杆连接节点分别为铰接、刚接、半刚接的计算模型的极限承载力计算值与试验值对比,表明半刚接计算模型能更好地模拟试验的真实工况.     

桥梁施工中碗扣式脚手架节点受力性能分析

本文通过碗扣节点的简化模型与实体模型的拟合,得到了碗扣式模板支架节点半刚性连接的简化分析模型,即将横杆刚度进行折减的方式来模拟接头的有限抗转刚度和横杆抗弯刚度对立杆轴向变形的约束作用。     

基于压杆稳定理论的模板支撑架计算长度研究

失稳是钢结构破坏主要形式之一,特别是对于长细比较大的受压杆件更易失稳,模板支撑架就是其中的一种。碗扣式模板支撑架是由双向立杆和双向水平杆组成的空间结构,可假定节点为铰接,来计算结构的稳定问题。模板支撑架计算长度分析以压杆稳定理论为基础,推导出屈曲荷载和计算长度系数,并与JGJ166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》进行比较。     

盘销式钢管支撑架结构力学性能试验研究

对一种新型盘销式钢管支撑架结构力学性能进行了较为系统的研究,包括盘销节点连接可靠性、插销抗拔承载力、水平杆与立杆连接节点刚度、基本受力单元体受力性能。研究结果表明:盘销连接节点具有可靠性;楔形设计的插销具有自锁功能,在正常工作中插销不会自动向上滑出;水平杆与立杆连接节点为半刚性连接,通过试验分析测得了节点刚度系数;开展基本受力单元体受力性能研究得出了不同构造条件下的支撑架破坏形式和极限承载力,通过对比确定了斜撑布置情况、支架顶部悬臂长度、立杆步距对支撑架结构力学性能的影响情况。     

FEA on bearing behavior of cuplok scaffold based on tri-linear semi-rigid joint model

利用三折线半刚性节点模型,结合碗扣式脚手架竖向承载力足尺试验,对碗扣式脚手架的竖向失稳问题进行了有限元模拟、结果对比和性能分析。模拟中重点考虑碗扣节点的材料非线性和构件的初始几何非线性。结果表明,三折线半刚性节点模型精度可靠,适用于碗扣式脚手架的精细化数值模拟。此外,对影响碗扣式脚手架受力性能的因素进行了研究,包括底端边界条件、碗扣式半刚性节点初始刚度和伸长段长度。研究发现：以上因素对碗扣式脚手架受力性能有不同程度影响,中间立杆离地对承载力影响较大,承载力随碗扣节点初始刚度增大而增大并呈现三段式变化,承载力随伸长段长度增大而减小并呈现两段变化。     

基于三折线半刚性节点模型的碗扣式脚手架受力性能有限元分析

利用三折线半刚性节点模型,结合碗扣式脚手架竖向承载力足尺试验,对碗扣式脚手架的竖向失稳问题进行了有限元模拟、结果对比和性能分析。模拟中重点考虑碗扣节点的材料非线性和构件的初始几何非线性。结果表明,三折线半刚性节点模型精度可靠,适用于碗扣式脚手架的精细化数值模拟。此外,对影响碗扣式脚手架受力性能的因素进行了研究,包括底端边界条件、碗扣式半刚性节点初始刚度和伸长段长度。研究发现:以上因素对碗扣式脚手架受力性能有不同程度影响,中间立杆离地对承载力影响较大,承载力随碗扣节点初始刚度增大而增大并呈现三段式变化,承载力随伸长段长度增大而减小并呈现两段变化。     

插口式钢管模板支撑架基本受力单元架承载力数值分析

插口式钢管模板支撑架是一种新型模板支撑体系,其构件规格固定、搭设速度快,可显著提高施工效率。其应用性能并不像扣件式、碗扣式及盘扣式等有规范规程进行设计参考,也无充足的试验及数值分析成果可查阅,故基于插口式钢管模板支撑架基本受力单元架承载力试验,运用有限元软件ANSYS进行了12组基本受力单元架的数值分析,研究了立杆间距及横杆插头楔紧度对不同规格单元架竖向承载力的影响程度,指出施工过程中模板支撑架纵横方向的刚度不宜相差过大。     

碗扣式模板支撑体系节点半刚性研究

碗扣式模板支撑体系中上碗扣的拧紧程度对节点初始刚度有较大影响,而节点初始刚度大小又决定架体稳定承载力的大小。使用MATLAB应用程序对两者之间进行二阶及三阶数值拟合,发现三阶拟合结果的精确度要高于二阶拟合结果,并给出三阶拟合表达式。应用ANSYS有限元软件建立与实体相对应的模型,模拟节点在铰接、刚接以及不同初始刚度情况下支撑体系稳定承载力的变化情况,并将模拟结果与实际架体稳定承载力进行对比。发现节点为铰接和刚接连接状态时的模拟结果与实际架体相差较大。当节点拧紧力矩在35 N.m~50 N.m（节点初始刚度在39.25 kN./rad~54.07 kN./rad）之间的节点半刚性模型模拟结果与实际架体承载力较为接近。     

基于三点转动约束单杆稳定理论的扣件式钢管满堂支撑架承载力研究

在对直角扣件转动刚度试验研究的基础上,考虑直角扣件的半刚性性质,对大量不同搭设参数下的满堂支撑架进行考虑初始缺陷的非线性有限元分析,得到无、有剪刀撑设置的满堂支撑架的理论承载力及失稳模态。通过13个满堂支撑架的原型试验,对其实际受力性能进行研究。有限元结果与试验结果吻合较好,证明了有限元模型建立的正确性。在有限元分析及试验研究的基础上,基于设置剪刀撑后发生失稳时波长为两倍步距的极限状态,提出计算满堂支撑架承载力的简化计算模型,此种模型考虑了直角扣件半刚性性质及水平杆对立杆稳定性的影响,更加符合实际。     

轮扣式钢管脚手架试验研究及有限元分析

轮扣式钢管脚手架具有传力明确、受力性能好等特点。为研究轮扣式钢管脚手架的结构性能,对两跨两步单元架体进行足尺试验研究;得到架体的破坏模式、极限承载力和荷载-位移曲线。采用有限元计算软件ANSYS对试验中的脚手架进行三维建模,并通过改变节点连接形式以及斜撑布置,进行非线性屈曲分析。通过试验与有限元分析对比研究表明:轮扣式钢管脚手架破坏类型为立杆屈曲破坏;节点的连接形式和连接刚度对轮扣式脚手架承载力具有很大的影响;斜撑对轮扣式钢管脚手架架体承载力有明显影响。     

耳板式组合桁架节点试验及有限元分析

以某槽形梁-钢桁组合结构桥梁下弦节点为原型,根据相似理论,制作了3个1∶3的节点模型。通过对模型进行水平单调静力加载和有限元模拟分析,对节点的破坏形态、极限承载力及各组成构件的受力性能进行了研究。结果表明:节点模型的破坏形态主要包括受压腹杆局部屈曲和节点核心区混凝土的开裂;节点核心区刚度大,承载力高,PBL剪力键群和节点板能有效地将弦杆和腹杆连接成整体;采用有限元软件对节点进行分析合理可行。     

扫地杆对碗扣式钢管满堂支撑架整体稳定性的影响研究

鉴于碗扣式钢管满堂支撑架在桥梁施工中的应用现状及存在的安全问题,本文运用Sap2000有限元软件建立设置和未设置扫地杆的满堂支撑架的基本模型,并对其屈曲分析结果进行对比分析。结果表明,设置扫地杆对支架的整体稳定性有显著提高;通过扫地杆距地面不同高度情况下的屈曲对比分析,得出扫地杆设置高度的合理位置。     

新型插盘式脚手架的试验和数值模型研究

为研究一种新型插盘式脚手架的力学性能,对三跨两步脚手架体系进行足尺试验研究,得到其极限承载力、破坏模式及顶层节点的荷载一位移曲线.这种新型脚手架的承载力显著高于传统扣件式脚手架,破坏模式为单根竖杆的屈曲破坏.采用通用有限元软件ANSYS对试验中的脚手架体系建立三维杆系计算模型,考虑材料的弹塑性及结构的几何非线性,进行非线性极限承载力分析;并引入转角弹簧和轴向弹簧单元分别模拟梁柱节点半刚性以及支撑与节点的连接刚度,通过改变弹簧单元的刚度对整个结构进行参数分析,得到与试验结果较吻合的数值分析模型.试验和数值分析结果对比研究表明:支撑连接刚度对结构的极限承载力和抗侧刚度影响显著;但梁柱节点的半刚性对其影响不大,为计算简便,梁柱节点可按铰接处理.     

基于ANSYS的扣件式钢管高支撑架计算分析

因模板高支架垮塌导致的安全事故频频发生,为了解实际工况可能出现的各种因素对扣件式钢管高支撑架受力的影响,本文基于ANSYS有限元计算方法对扣件式钢管模板高支撑架进行了模拟,比较了刚性节点与半刚性节点模型的计算结果,计算和分析了诱发荷载、水平和竖直剪刀撑、扭矩和不均匀沉降四种因素对模板高支撑架的不利影响,得出了一些在搭设和使用模板高支撑架时应给予重视的分析结论.     

碗扣式钢管支撑架施工细节问题分析

本文从施工细节出发,较全面地阐述了碗扣式模板支撑在施工中存在的问题,如钢管壁厚、构配件外观质量不符合要求,立杆的接头未错开,碗扣节点施工不规范,底座顶托使用不当,顶端外伸长度和顶层步距、梁支撑架高宽比过大等。以上细节看似简单易改,但却屡屡发生,期望通过本文的分析引起工程人员的注意。     

地基冻胀条件下碗扣式模板支架稳定承载力分析

碗扣式模板支架作为施工临时钢结构,工程中经常忽略了支架地基处理的重要性,由于温度降低及土体含水量较多等多种因素引起土体冻胀现象,造成支架地基隆起,严重危害支架施工安全。为研究支架地基隆起下碗扣式支架的实际受力性能,基于多节间连续压杆理论分析架体高度与允许隆起位移的关系,通过采用ABAQUS建立碗扣式支架模型,对支架地基隆起影响下碗扣式模板支架受力性能进行分析。研究结果表明：支架地基隆起后,碗扣式支架稳定承载力下降最大达57.92%,为单杆失稳破坏;失稳破坏时,支架稳定承载力与立杆隆起根数相关性较小,与隆起处立杆的自身刚度相关性较大;角部立杆基底地基隆起下允许隆起位移最小,中部立杆基底地基隆起下允许隆起位移最大;立杆的允许隆起位移随架体高度的增加而增大。     

木构件钢填板预应力套管螺栓连接的性能参数分析

本文采用ABAQUS建立了木构件钢填板预应力套管螺栓连接节点在顺纹和横纹受力下的有限元分析模型。通过将有限元分析得到的节点极限承载力、极限变形和初始刚度与试验结果进行对比,发现有限元值和试验值相差均在10%以内,从而验证了有限元模型的合理性。基于有限元模型,本文分析了连接中管板摩擦系数、螺杆预应力值以及钢管壁厚对节点荷载变形曲线的影响,具体讨论了上述参数对节点极限承载力、极限变形、极限抗滑移承载力的影响,还对达到极限承载力时节点内部的力分配进行了参数分析。通过参数分析,对节点的合理设计提出了建议。     

模块化装配式高层钢结构节点静力性能分析与试验研究

以模块化装配式高层钢结构中的一种关键节点为研究对象,考察其极限承载能力和抗弯刚度并对其静力性能进行有限元分析和试验研究。结果表明:该种节点转动刚度较大,节点的极限承载能力高,试验中破坏主要是由于桁架梁腹杆失稳,进而引起整个桁架梁的平面外失稳,而节点本身高强螺栓连接部分并未出现滑移。     

一种钢-混组合桁架桥下弦杆节点极限承载力研究

钢-混组合桁架是一种新型铁路桥梁结构,节点受力复杂,通过对3个采用PBL连接件的钢-混组合桁架节点进行水平单调加载试验,研究了外接式节点的受力特性、破坏模式和极限承载力。基于有限元软件ABAQUS对试件进行3D模型分析,计算结果与试验结果较为吻合。研究表明：钢-混组合桁架节点受力性能良好,PBL连接件传力效果明显;钢腹杆为节点薄弱环节,增加腹杆厚度可有效提高节点屈服后强度和节点极限承载力;通过模型分析,提出的腹杆不对称的设计方法,破坏顺序明确,与3个钢-混组合桁架节点的试验结果相比偏于安全,能够满足我国桥梁抗震设计要求。研究成果可为同类节点的应用提供参考。