扫地杆对碗扣式钢管满堂支撑架整体.pdf

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1、万方数据314四川建筑科学研究SichuanBuildingScience第41卷第2期2015年4月扫地杆对碗扣式钢管满堂支撑架整体稳定性的影响研究雷自学，张喜庆，董三升(长安大学建筑工程学院，陕西西安710064)摘要：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。关键词：

2、扫地杆；屈曲分析；满堂支撑架；稳定性中图分类号：Tu731．2文献标志码：B文章编号：1008—1933(2015)02—314—020引言满堂支撑架作为桥梁工程旌工中一项重要的临时设施，起着支撑模板和为施工人员操作提供高处作业条件的重要作用。多年来，满堂支撑架的搭设基本上都是依靠传统作法和经验而不进行设计计算怛o。随着金属支撑架，尤其是碗扣式钢管满堂支撑架的大量应用，施工过程中对支架的搭设和设计提出了更高的要求，若仍凭施工人员的经验来搭设满堂支撑架，极易出现支架整体失稳破坏甚至倒塌的严重安全事故，不仅带来人员的伤亡，还会造成

3、巨大的经济损失H1；有些研究者运用Sap2000有限元软件建立支架模型，采用子空间迭代法进行静力分析，得到静力解。通过屈曲分析计算得到弹性屈曲荷载，然后按照大变形理论进行菲线性屈曲分析，得到屈曲荷载和变形图Ho。本文通过对设置和未设置扫地杆的碗扣式钢管满堂支撑进行屈曲分析，并且对比不同工况下的屈曲荷载和变形，研究扫地杆对其稳定性的影响规律，从而得出其合理的设置高度。1屈曲分析的理论计算基础结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失，稍有扰动变形即可迅速增大，最后使结构发生破坏。理想化的失稳情况，即达到屈曲荷载时，结构发生分

4、支点失稳。这在数学处理上是求鳃特征值收稿日期：2014-03-25作者简介：雷自学(1959一)，男，陕西大荔人，教授，主要从事土木工程结构教学与研究工作。基金项目：西安市科技局资助项目(CXl262(5))E—mail!thundedeizixue@126．eoFfl问题，确定结构屈曲失稳时的极限荷载和破坏形态时，Sap2000所采用的特征方程形式如下：[K—AG(r)]缈=O(1)式中卜刚度矩阵；G(r)——荷载特征值向量r作用下的几何刚度；A——特征值对角矩阵；妒一特征向量矩阵。求解特征方程(1)，得到特征值和对应的特征

5、向量，用以确定屈曲荷载和对应的变形形态。每一组“特征值和对应的特征向量”对应一个屈曲模式，其中特征值A称为屈曲因子，在给定的模式里，屈曲荷载为屈曲因子与给定荷载的乘积，也可以称A为安全系数。如果A>1，结构给定的荷载必须增大才可以引起结构屈曲；反之A

6、中规定的3号普通钢管，其质量符合现行国家标准GB／T700{碳素结构钢》中Q235一A级钢的规出[5]^匕。模型采用的圆钢管规格为48×3．5mm，钢材型号为Q235，其弹性模量为2．o×105MPa。满堂支撑架立杆构件的容许长细比[A]=210；横向斜掌、剪刀撑中的压杆容许长细比[A]=250，拉杆容许长细比[A]=350。模型长宽高为5．4×5．4×10．8m，跨数纵向和横向均为6跨，纵横距均为0．9m，步距取1．2m，水平剪刀撑和竖向剪刀撑在各自所在平面均每隔万方数据2015No．2雷自学，等：扫地杆对碗扣式钢管满堂支撑

7、架整体稳定性的影响研究3153跨布置一道。在最顶层每个立杆的节点上施加lkN的节点荷载进行分析。计算模型如图1所示。。塑．塑．塑．塑．堂．!鲤．＼／＼／×／＼／＼／＼／×／＼／＼／＼／×／＼／＼／＼／＼／＼／(a)xoz和yoz平面产￥斗盟产￥将＼／＼／×／＼／＼／＼／×／＼／＼(b)x缈平面图1建立的模型示意3不同工况下的模型屈曲分析为了研究扫地杆对模型整体稳定性的影响以及扫地杆设置的最佳位置，现采取不同的工况分别对其模型进行屈曲分析，模型在其用材、纵横距、跨距、步距和整体高度相同的情况下，首先对比设置扫地杆和不设扫地杆的屈

8、曲荷载和变形图，其次对在离地面高度为0、0．1、0．2、0．3、0．4、0．5m的位置处设置扫地杆进行屈曲分析并对比其屈曲荷载和变形图。不同工况下的模型数据和屈曲荷载见表1，不设扫地杆和在距地面0．2m处设置扫地杆的屈曲模态下的变形图见图2。表1不同工况下的屈曲荷载工况扫地杆