碗扣式钢管脚手架节点抗弯性能研究

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1、分类号:TU310710-2015128010硕士学位论文碗扣式钢管脚手架节点抗弯性能研究王文倩导师姓名职称雷自学教授申请学位级别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学StudyontheBendingPerformanceofCuplockSteelTubularScaffoldingJointsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangWenqianSupervisor：Prof.LeiZixueChang’anUniversity，Xi’an，

2、China摘要碗扣式钢管脚手架因其安装便捷、承载力大等优点已被广泛应用于实际工程当中，但由于其设计理论、施工安全技术及现场管理方法的不完善，脚手架安全事故时有发生，对生命及财产造成不可挽回的损失。而碗扣节点力学性能研究对于脚手架整体受力性能研究起到相当重要的作用，目前我国规范对碗扣节点半刚性连接特性缺乏详细结论，故本文重点对碗扣节点受弯性能进行了如下研究，并得出相关结论：（1）对碗扣式脚手架节点抗弯性能进行了试验研究。研究内容主要包括构件新旧程度、立杆长度及弯矩方向对其弯矩-转角特性曲线的影响，节点的极限抗弯承载力，受力过程中上、下碗扣、横杆及立杆的应力发展及横杆竖向位移的变化

3、。（2）比较分析各种半刚性节点弯矩-转角关系数值模型，并选定简洁准确的三折线模型对试验所得的弯矩-转角特性曲线进行分析。从数值拟合的结果可知，节点的转动刚度整体随立杆长度增大而减小。由于需要克服初始松弛与摩擦，碗扣节点转动刚度的合理值出现在其产生一定相对转角后，受正弯矩作用下：新试件平均转动刚度可取52kN·m/rad，旧试件转动刚度可取27kN·m/rad；受负弯矩作用的试件屈服后曲线斜率骤降，对其转动刚度的参考价值不大。（3）应用有限元分析软件ANSYS建立碗扣节点仿真模型，模拟得到节点受弯的应力和变形情况，并与试验数据进行对比得知两者一致，说明建模参数及方法的正确性，为分

4、析碗扣式节点抗弯质量控制标准打下基础。（4）通过在ANSYS中改变上碗扣拧紧力矩的大小，得到其对节点抗弯性能的影响为：随上碗扣拧紧程度的增大，碗扣节点转动刚度逐渐增大，而水平杆竖向位移逐渐减小，可见工程搭设碗扣式脚手架时须确保各碗扣完全拧紧。（5）结合节点正弯矩试验数据与ANSYS模拟结果得出碗扣节点抗弯质量控制的相关标准：碗扣式脚手架正常使用阶段节点的最大相对转角不应超过0.06rad，且不宜超过0.02rad～0.03rad；当外荷载不超过1.5kN·m，且横杆加载点的竖向最大位移小于27mm时，受弯碗扣节点的各构件不应发生破坏和较大变形；碗扣式钢管脚手架的节点转动刚度合格

5、标准取55kN·m/rad。关键词：碗扣式钢管脚手架，节点试验，半刚性，转动刚度，仿真模拟，质量控制iiiAbstractDuetoadvantagesofconvenientinstallationandlargecarryingcapacity,thecuplocksteeltubularscaffoldinghasbeenwidelyusedinpracticalengineering.Butbecauseofimmaturityondesigntheory,constructionsafetytechnologyandon-sitemanagementmethod,th

6、ecollapseofscaffoldingoftenoccurred,causingseriouslossoflifeandproperty.Sincethestudyonmechanicalpropertiesofcuplockjointsplaysanimportantroleinthemechanicalpropertyresearchoftheoverallscaffolding.Owingtothelackofparticularconclusionsaboutthesemi-rigidcharacteristicsofcuplockjoints,thispaper

7、mainlyinvestigatesonthebendingperformanceofthecuplockjoint,andgetrelevantasfollows:(1)Thejointbendingtestofthecuplockscaffoldwasconducted.Theresearchcontentsincludetheinfluenceoftheconditionofmembers,thelengthofthestandingtubeandthedirectionofthebe