三角支撑形式托换结构的试验研究分析.doc

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1、三角支撑形式托换结构的试验研究分析　　摘要：在顶升纠偏技术中，运用空间桁架理论，托换结构可以简化为拉一压杆模型。文章通过试验研究分析，考虑了原来的支撑体系发生变化的危害，分析了三角形式支撑和四角形式支撑时承载力大小和结构破坏形式的不同。文中指出三角形式支撑易发生对角线对折的脆性破坏受力形式对承台的受力极为不利，为设计和施工提供了有价值的参考。　　关键词：空间桁架；托换结构；三角支撑；试验研究　　　　顶升纠偏工程中常使用托换结构来完成。作为上部结构和千斤顶之间的传力体系，在实际工程施工中，由于千斤顶是手动液压控制，各个千斤顶上升的距离不同，托换结构的荷载会只由

2、3个千斤顶来承担上，受力性能发生改变。因此，研究托换结构在3个千斤顶下的受力性能，可预测其对顶升方法进行纠偏的影响，为实际工程施工提供参考。　　　　1空间桁架理论设计托换结构形成的三角支撑情况　　　　空间桁架理论用于托换结构的设计是可行的，弹性应力分析法是空间桁架理论模型建立的常用方法。本文采用短柱在四角，千斤顶布置在跨中。按照空间桁架理论的思想，这一结构成为了三角支撑的结构形式见图1，而完全不同于设计时的桁架模型的结构形式的受力性能的研究见图2。　　　　　　2　三角支撑对托换结构受力影响的试验研究　　　　2.1　试验设计　　本次试验采用的混凝土强度等级为C

3、30，原柱和托换结构中受力钢筋均为Ⅱ级，原柱的箍筋为I级。试验按照空间桁架理论设计。　　托换结构的底部由4个球铰支撑，整个试验装置见图3所示。该试验的量测内容有：换结构柱顶端施加的荷载，托换结构中受拉纵筋应变，托换结构在竖向荷载作用下的位移和原柱与托换结构之间的相对位移。本试验进行两组，均按照空间桁架理论设计。第一组是用来测试四角支撑的情况下的受力特性，验证托换结构是否能满足承载力的要求。第二组是测定在三角支撑的情况下的承载力及破坏形态，并与第一组的受力破坏形态进行比较，研究三角支撑对实际工程中的影响。　　2.2　试验主要过程与现象　　2.2.1　四角支撑的

4、托换结构的试验现象　　当P=360kN时，托换结构A1侧面上，Z1支撑处开始出现斜向上发展的裂缝，当P=390kN时，托换结构B1侧面上，z2支撑处也开始出现斜向上发展裂缝，同时A2侧面两个支撑短柱的内侧也出现裂缝，两个裂缝相对呈八字型。当P=420kN2时，托换结构A1侧面上，z4支撑处的内侧也开始出现斜向上发展的裂缝，与原A1侧面上的裂缝组成八字型。逐步施加荷载至P=450kN时，没有新裂缝出现，裂缝进一步斜向上发展，宽度进一步增加，荷载已接近极限，再施加荷载至540kN之后，荷载开始下降。此时转为位移控制，逐步增加位移，随着裂缝的进一步发展，结构最终破

5、坏。　　2.2.2　三角支撑托换结构的试验现象　　当P=300kN时，托换结构B1侧面上，靠近取消的支撑短柱的内侧开始出现裂缝，此裂缝是斜向外侧发展，当P=330kN时。托换结构A1侧面上，z3支撑处开始出现裂缝，此裂缝也是向外侧发展，当P=360kN时，B1侧面Z1支撑处、B2侧面Z3支撑处开始出现斜裂缝。继续加载之后，荷载急剧下降，此时结构沿着取消支撑的那条对角线呈突然的对折性断裂。　　2.3　试验结果　　通过两组试验对比，得知四角支撑情况下，受力破坏形式是符合按照空间桁架理论的破坏形式，缓慢的荷载逐步下降的破坏，整个结构呈现出一定的延性。而三角支撑情况

6、下的破坏发生的是沿对角线对折的脆性破坏。通过试验可以看出：在相同的荷载下，A、C的承载力要比四角支撑时的单个支撑承载力要大的多，同时A、C是对角放置，剪跨比较大。　　　　3　结束语　　　　按照空间桁架理论设计的承台受力体系是可行的。但当承台的支撑体系发生变化的时候，试验研究表明，三角形式的支撑在相同的荷载作用下，相邻两个支撑点受力要比四角支撑时的支撑承载力要大的多，结构的破坏形式由冲剪转变成压弯。易发生对角线对折的脆性破坏，受力形式对承台的受力极为不利。　　在实际施工中一旦形成这种支撑形式，将有可能导致严重的安全事故。因此在施工中，需要统一指挥，严格控制每个

7、千斤顶的顶升量，仔细检查每个千斤顶的工作状态，杜绝此种情况的发生。2