承插型盘扣式钢管模板支架极限性能分析.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.2(上)-111-工 程 技 术承插式盘扣模板支架具有应用面大和适用范围广等特点,在不受场地、地貌影响的情况下,在坡地和梯地等地势环境中,只要选取适当的台阶间距和底部支撑高度,就能使其与地形相适应。因此,在应用中,可以按照不同项目的施工要求,搭建各种形式和功能的临时支承结构。与其他大型建筑结构的支架相比,现浇桥箱梁的支架承载力需求更高,施工高度也较高,因此,必须采用强度大、稳定性高的盘扣式系列进行支架设计1。现浇箱梁施工的成败,直接影响整体结构的承载力和稳定性。在深入工程相关领域的研究中发现,现浇箱梁大多具有大跨度和高净空等特点,当现浇箱梁高度 20m时,采用满
2、堂支架的施工方式经济性更强,当现浇箱梁高度 20m 时,采用由支撑桩、贝雷梁和支座等组成的跨越式支架具有更好的经济性2。在大型、复杂的施工项目中,盘扣式脚手架正在逐渐取代碗扣式支架,已成为目前市场上的主要支撑系统。在工程项目中,为发挥盘扣式支架更高的价值,本文将在研究中,以某公路项目为例,对支架结构在极限条件下的稳定性和承载力进行研究。1 项目实例以某个正在施工的公路项目为例,此公路为高速公路项目,公路所在地的整体地形环境较为复杂,其中桥隧比例相对较高,工程项目直线段的桥梁部分采用“T”形简支梁进行架设3。在施工中,考虑工程匝道位置的主桥梁断面呈现扩大趋势且匝道断面呈现曲线,因此,在工程现场,
3、只能采用支架现浇的方式进行施工4。根据本文研究需求,将公路桥梁中的匝道作为研究对象,对施工中支架结构的力学性能进行分析,在分析中,应明确桥梁匝道为多跨的现浇混凝土简支结构,对研究段的基本情况进行分析,见表 1。表 1 项目实例桥梁全长/m孔跨布置/m桥面宽度/m桥面构成210430+3300.5+12+0.5=13防撞护栏+车行道+防撞护栏匝道立面图如图 1 所示。在此基础上,考虑本文研究的公路现浇箱梁混凝土体积较大,因此,在施工后采用先浇筑腹板与底板、再浇筑顶板的方式进行施工。当浇筑时,当腹板与底板强度超过70%时,对顶板进行施工。过程如图 2 所示。2 支架力学性能建模分析2.1 公路现浇
4、箱梁承插型盘扣式钢管模板支架模型为更直观地对支架力学性能进行分析,使用 MIDAS/Civi1 软件,构建模板支架模型。在此过程中,应明确MIDAS/Civi1 软件是一种通用性较强、适用范围较广的有限元软件。与 ANSYS 这类 FED 软件相比,MIDAS/Civi1软件的人机界面可以展示得更直观,特别是软件中的“激活”、“钝化”和“消影”等指令,可以极大地提高空间多胞构件的几何造型效率5。因此,本项目拟采用 MIDAS/Civi1 软件,将一步距离内的两根竖杆作为一个单元,将节点间的两个节点作为一个节点,构建钢管模板支架模型。承插型盘扣式钢管模板支架极限性能分析李远升(青海省玉树公路总段
5、,青海 西宁 810001)摘 要:针对在公路现浇箱梁施工中,选用承插型盘扣式钢管模板支架结构容易导致屈服破坏和屈曲失稳破坏现象产生的问题,对其进行极限承载力和稳定性研究。以具体公路建设项目为例,建立公路现浇箱梁承插型盘扣式钢管模板支架模型,计算立杆承载力,研究稳定性,对支架力学性能进行建模与分析。在此基础上,分析节点刚度对支架极限承载力、稳定性影响和支架杆件布置对极限承载力、稳定性影响。根据得到的分析结果,对承插型盘扣式钢管模板支架结构进行优化可以有效提高支架和箱梁整体的稳定性,尽可能避免屈服破坏和屈服失稳问题。关键词:公路现浇箱梁;承插型;盘扣式;钢管模板中图分类号:U41文献标志码:A图
6、 1 匝道立面图(07 为立杆,对应 7 个跨度)中国新技术新产品2024 NO.2(上)-112-工 程 技 术建模过程包括选择单元生成本构模型设置边界条件设计荷载条件操作界面生成有限元模型。其中本构模型的设计参数见表 2。表 2 本构模型的设计参数支架钢材弹性模量泊松比Q345B钢材屈服强度Q195钢材屈服强度钢材密度206GPa0.3345MPa195MPa7850kg/m3参照上述方式,设置边界条件和铰接约束方式,对结构进行约束6。同时,根据支架施工中的技术规范与混凝土自重,对模型中相关参数条件进行设计,完成上述相关内容与参数设计后,点击界面生成按键,即可生成支架模型。2.2 立杆承载
7、力与稳定性计算根据有限元模型的设计参数,计算立杆轴力设计值,当忽略施工现场风荷载时,计算立杆结构的承载力如公式(1)所示。N1=1.2NGK+1.4NQK (1)式中:N1为忽略施工现场风荷载条件下的立杆结构承载力;NGK为恒荷载作用下的轴向力总和值;NQK为活荷载作用下的轴向力总和值。在此基础上,计算考虑施工现场风荷载时的立杆结构承载力值,如公式(2)所示。N2=1.2NGK+0.91.4NQK (2)根据上述公式,计算忽略施工现场风荷载和考虑施工现场风荷载时的立杆结构稳定性,如公式(3)、公式(4)所示。1NfA (3)2NMfAW+(4)式中:f1为忽略施工现场风荷载时的立杆结构抗弯强度
8、(用于描述立杆结构稳定性,f1越大,证明立杆结构稳定性越强,f1越小,证明立杆结构稳定性越弱);N 为立杆轴向力设计值,kN;A 为立杆截面有效面积,cm2;为立杆中心件在受压条件下的稳定性系数;f2为考虑施工现场风荷载时的立杆结构抗弯强度;M 为风荷载产生的立杆弯矩;W为立杆结构长细比。参照上述方式,可以计算立杆承载力与稳定性。3 节点刚度对支架极限承载力和稳定性影响分析以上述公路现浇箱梁承插型盘扣式钢管模板支架为研究对象,向其施加的施工荷载取值设置为 4.5kN/m2,将风荷载设置为 1.20kN/m27。混凝土湿重载荷为一跨箱梁的全质量,现浇箱梁在墩顶、腹板、空箱位置以及变截面处,在不同
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