混凝土结构扣件式钢管高支撑架的动态响应分析

论文摘要

扣件式钢管高支撑架是我国目前现浇混凝土结构施工中使用最广泛、应用最普遍的一种模板支撑形式。但是由于此类结构在设计计算和使用过程中存在很多不确定因素，导致了高支撑体系在使用过程中频频倒塌，严重影响了施工的安全。本文通过现场检测实验，研究了高支撑架中立杆不同部位静态轴力、动态轴力峰值随混凝土浇注过程的变化规律。高支撑架在施工过程中的整体振动频率和支撑架中各水平杆、立杆在不同的施工阶段和施工工艺时的振动特征值。确定了各个施工工艺对支撑架中不同杆件振动的影响范围。如振动棒的影响和混凝土浇注引起的振动影响，并发现在施工过程中支撑架立杆的中部水平振幅最大。同时建立了高支撑架整体分析的数值模型，模拟在不同的施工工艺下，支撑架中立杆轴力的变化规律，确定其对水平杆、立杆不同部位的振动位移幅值的影响。针对高支撑架自振动力特性及动力响应随结构形式变化的特点，设计了不同的高支撑架空间整体有限元模型，进行自振频率及简谐荷载作用下强迫振动响应的数值模拟计算。通过对计算结果进行了全面的分析，得到了高支撑架自振频率随形式变化的规律和简谐荷载作用下支撑架的变形及位移响应的一般规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 混凝土结构模板高支撑体系的出现
• 1.1.2 现存的主要问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 模板体系的发展
• 1.2.2 模板支撑体系的研究
• 1.3 结构动力研究的方法
• 1.4 本文研究目的和意义
• 1.4.1 目前扣件式模板高支撑体系研究存在的局限性
• 1.4.2 本文的研究重点
• 1.5 本文研究的基本路径
• 1.5.1 研究方法和手段
• 1.5.2 研究的内容
• 1.5.3 本论文的创新点
• 第二章 混凝土结构模板高支撑体系的现场实测与分析
• 2.1 工程检测的目的和主要内容
• 2.1.1 检测的目的
• 2.1.2 检测内容
• 2.2 实测工程的概述
• 2.2.1 工程概况
• 2.2.2 高支撑体系搭设方案
• 2.2.3 检测的内容和方法
• 2.3 测试结果分析
• 2.3.1 高支撑模板体系立杆轴力的检测结果
• 2.3.2 支撑架立杆轴力检测结果的分析
• 2.3.3 支撑架中各杆件振动位移的分析
• 2.3.4 静态轴力与动态轴力峰值的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 混凝土结构模板高支撑架的设计与计算
• 3.1 概述
• 3.2 模板支撑架的架体构造
• 3.2.1 组成
• 3.2.2 低支撑架的构造要求
• 3.2.3 高支撑架的构造要求
• 3.3 目前常用的几种支撑架的计算方法
• 3.3.1 概率极限状态设计方法
• 3.3.2 参考格构柱、钢框架整体失稳的计算方法
• 3.3.3 一种进行整体计算的有限元模型的提出
• 3.3.4 混凝土结构模板高支撑体系数值模型的建立
• 3.3.5 有限元分析结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 混凝土结构模板高支撑体系的自振频率分析
• 4.1 基本理论
• 4.1.1 运动方程的建立
• 4.1.2 用直接平衡法建立模板高支撑架的运动方程
• 4.1.3 自振频率分析
• 4.2 模板高支撑架模型分析
• 4.2.1 支撑架的高度（层数）对自振主频率的影响
• 4.2.2 支撑架横向立杆布置对自振主频率的影响
• 4.2.3 侧向支撑数量对自振频率的影响
• 4.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 混凝土结构模板高支撑架在简谐荷载下的动力响应分析
• 5.1 混凝土模板高支撑体系在简谐荷载作用下的受迫振动
• 5.1.1 求解运动平衡方程
• 5.1.2 有限元程序选项
• 5.2 高支撑架模型分析
• 5.2.1 高支撑架模型的变形分析
• 5.2.2 外荷载的频率对高支撑架动力响应的影响分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 工程建议
• 6.3 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文