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碗扣式脚手架的传力规律分析范文

时间:2022-08-22 10:36:14

碗扣式脚手架的传力规律分析

《佳木斯大学学报》2017年第4期

摘要:以安徽的某一地铁项目做为基础来进行展开和研究,在实验室,对碗扣式模板支架承载力进行了一些相关试验,在探究了碗扣式钢管支架在承受竖向荷载时,观察支架中立杆和横杆一些应力变化,还有支架体系从上到下的传递方式和规律,节点连接及受力性质,由此来得到支架受力最重的杆件,为之后的设计及施工搭设提供了参考。在实验室对碗扣式支架进行了一些相关试验,得到了一些重要的的试验数据和结果,为碗扣式支撑体系理论分析提供了试验和监测两种数据。

关键词:碗扣式脚手架;试验;监控;缺陷分析;承载力

0引言

二十世纪六十年代,好多的支架都是用竹木来完成的,但这脚手架缺少安全网的防护,而且大面积建筑时设有防护围栏几乎都用藤条为材料编制而成的,因为取材便宜而被使用很广,但其制作材料复杂,耗资和工作量都不小,使其现在难以支撑现代化大型建筑体系的使用。随后一度开始应用扣件式钢管脚手架,扣件式钢管脚手架具有装拆方便、运输简便、等特征,然而由于扣件式钢管脚手架也有不少缺点,比如安全性不好、施工效率低下,使得扣件式钢管脚手架难以满足如今的大型复杂建筑体系的要求。我国在八十及九十年代从国外引进了门式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、楔紧式脚手架及国外先进技术,比如圆盘式钢管脚手架,插销式钢管脚手架,轮扣式脚手架以及各种类型的爬架。其中,碗扣式钢管脚手架是大量推广且应用最多,一直到如今,仍然有很多地区及工程在大量应用碗扣式钢管脚手架,尤其在高架桥梁和一系列高层建筑施工中。

1碗扣式脚手架的试验研究

主要探究碗扣式钢管支架在竖向荷载受力之下,立杆和水平杆应力的传递形式和规律,以及节点连接性质,由此找到支撑体系中那个受荷载最大的杆件。

1.1实验支架的搭设和布置

此体系共有二十五根立杆,横纵均为四根体系,支架的步距为1200mm,立杆的间距为900mm,架顶高5000mm,天杆搭设高度为500mm,地杆离地面高度为300mm,顶层和底层布置水平斜支撑,架体四周均设置竖向斜支撑。支架材料均用48×3.2mm钢管搭设,材质为Q235。

1.2实验器材

加载装置:液压千斤顶(100t),分配梁,电动油泵,反力架及反力梁等。测试仪器:DH3816NET静态应变测系统,DH1205应变计,UPM-50容栅位移传感器,压力传感器等。试验主要用到的仪器设备包括9个DH1205表面应变计,1台台式电脑及1台笔记本电脑,钳子、剪刀、抛光机、卷尺以及配电盘各两个。

1.3加载步骤

(1)初始加载至5t,持荷十分钟后开始卸载;

(2)正式加载至5t以后,按每级5t加载,每级荷载持荷十分钟;

(3)当架体有明显屈曲变形后,按每级1.5t加载,每级荷载持荷十分钟;

(4)若持荷过程中,应变值慢慢增大,视作支架进入屈服阶段,此时的荷载值为极限荷载;

(5)荷载分两次卸载。

(6)在加载过程中,每一次施加荷载结束待支架杆件受力稳定之后,开始记下每一个测点应变值和位移值;

(7)当每一次卸载结束时,开始记下每一个测点残余应变值和残余位移值。

2实验的测点布置

各个测试点布置原则:依据此次试验要求,应变计的布置位于于节点处,立杆和水平杆上,应变计布置见图1;光纤整个回路长度约八十米,布置于立杆和水平杆,约占架体总杆件数量的一半。试验安全依据位移变形程度来把握的,变形测点在架体上方。

3实验结果研究

3.1立杆受力分析

立杆是支撑体系中最主要的承重杆件,因为受到一定程度的水平杆件的约束作用,与单杆轴心受压特点有较大的出入。

(1)加荷载至530kN时,在此过程中,各立杆应变值逐渐增高,此时的支架达到了极限承载力(临界荷载)。

(2)立杆L2、L4、L5、L6、L7、L8、L9均是受压的,且顶部立杆L5、L7、L9都承受压力作用,由高度不相同立杆的C区L4和L5、D区L6和L7、E区L8和L9知,立杆的应力是随着高度方向不断变大的;因为支撑体系在受到竖向荷载作用后,与它相连的各个杆件会有荷载会传递,剪刀支撑上受到的内力会传到支撑另一连接端,其中最后有一部分是通过剪刀撑传到基础。所以,在由立杆上端向下端传递荷载的过程中,由于剪刀撑的作用,下部立杆的内力会逐渐减少。

(3)立杆L1是负值,主要原因荷载加载过程中存在偏心,且杆件存在初始缺陷,还有可能是方木的刚度没达到要求,从而支架体系受力不均,从而使边缘立杆翘曲。

(4)不同立杆相同高度的L1、L2、L4、L6、L8以及L5、L7、L9知,相邻立杆轴向变形不一样,边缘立杆的应力受力小于中间立杆,其中,中间立杆L5应力达到83.7KN,比其他所有立杆都要大,L5杆件是受力最大的,同样L5杆件也是最危险的,其原因是受支架的初始缺陷加上荷载偏心等因素的影响,使得各立杆所受到荷载并不均匀,其他立杆受荷面积均小于中间立杆,使得相邻立杆轴向变形不一样。

3.2水平杆受力分析

碗扣式支架纵横向杆件通过节点将各立杆链接成一个完整个体,在提高支撑体系的稳定性和极限承载力方面,是一个重要组成部分。从表1可以看出:在试验加载的初级阶段,杆件的变形不大,主要原因立杆在竖向平面内受力几乎不受水平杆的影响,由于支架只承担竖向荷载,不考虑各种水平荷载,支架横杆与立杆的连接点处又偏向铰接,竖向荷载几乎由立杆和剪刀撑来承担,其中大部分荷载由立杆来承担,因此横杆得出的数据很小,到了试验的后期阶段,支架体系荷载不断增加,当荷载足够大时,立杆开始受压弯曲,水平杆限制了立杆的相对位移,则部分水平杆受力开始增加。

3.3节点受力特征分析

(1)在支架体系的水平方向,其纵横向水平杆都承受了较小的弯矩(扭矩),所以,在满堂支撑脚手架体系中,立杆是主要的受力杆件,可以把节点当作铰接连接。

(2)碗口式支撑节点具有轴向及剪切两个方向的约束作用,然而节点的约束效果要取决于碗扣节点的拧紧程度,若上碗扣拧的紧,则节点更近刚接,否则,偏于铰接,使用铰接计算的结果更安全。

(3)支架发生失稳时,通常是支架某根杆件或某些杆件发生压屈所致,并非发生碗扣节点破坏,因此碗扣式支撑体系在节点处存在的内力、位移计算均低于支撑体系屈曲时的内力、位移,因此,碗扣式支撑体系采用铰接点可以满足支撑体系安全稳定要求。

4结论

观察试验数据可知,满堂支架在受到竖向荷载时的传力规律。通过验证,得到的相关结论,其主要结论如下:

(1)在进行支架模拟时,可以将支架横杆与立杆的交接点当作铰接来处理,在支架体系的水平方向,其纵横向水平杆均承受了较小的弯矩,在满堂支撑脚手架体系中,支架立杆是主要的受荷杆件,因此可以把节点当作铰接连接。在试验过程中,支架发生失稳时,是由支架某根杆件或某些杆件发生压屈导致,而碗扣节点没有发生破坏,因此碗扣式支撑体系在节点处存在的内力、位移计算均小于支撑体系屈曲时的内力、位移,因此,碗扣式支撑体系采用铰接点可以满足支撑体系安全稳定工作。

(2)剪刀撑的受力是由杆件的高度而逐渐发生变化的,剪刀撑越高则受力越小。

参考文献:

[1]张伟林,周道祥.工程弹性力学基础[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006.

[2]张伟林,李景高,干洪.工程中的动态有限元法[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),1994,01:79-83.

[3]余宗明.碗扣型脚手架承载力的试验研究[J].建筑施工,1993,15(6):38-40.

[4]余宗明.钢管脚手架铰接计算法[J],建筑技术开发,1997,24(3).

[5]黄宝魁,徐崇宝,张铁铮,陆聚东,荆占起.双排扣件式钢管脚手架整体稳定实验与理论分析[J].建筑技术,1991,09:40-45.

[6]王帆,郭正兴,李维滨.附着升降脚手架受升降不同步影响的试验研究[J].施工技术2000.3.

[7]敖鸿斐.双排扣件式钢管脚手架的极限稳定承载力研究[J].力学季刊,2004,25(2):213-218.

[8]刘桐,刘训良,李维滨.扣件式钢管模板支架底模挠度试验研究[J].施工技术2004,02:23-40.

[9]李维滨,刘桐,郭正兴.扣件式钢管模板支架安全性研究与施工建议[J].建筑技术2004,08:593-595.

作者:张亮;徐州 单位:安徽建筑大学土木工程学院

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