混凝土浇筑期碗扣式钢管支架受力分析与监测

论文摘要

随着桥梁结构多样化的发展,斜桥、弯桥、异形桥和跨线桥等结构不断出现。碗扣式钢管支架因构造简单、搭设灵活、通用性强、经济性好等特点在多样化桥梁结构施工中得到广泛应用,但其设计理论不足,施工管理和材料质量等方面的缺陷,又极易引起结构失稳,导致模板坍塌事故频发,并造成群死群伤的严重后果,给工程各方带来不可预见的经济损失。因此对碗扣式钢管支架安全稳定性开展研究,具有重要的理论和实际意义。本文基于专家学者对碗扣式钢管支架的研究,依托西安市东北二环（二期）立交建设工程,对碗扣式钢管支架进行现场跟踪测试,同时采用有限元分析软件MIDAS/Civil建立碗扣式钢管支架模型,并将有限元分析与监控分析结果进行比较研究。最后探讨构造因素对碗扣支架稳定承载力的影响研究。具体工作如下：1.本文首先论述了钢管支架的国内外研究现状,指出了目前碗扣式钢管支架理论研究的不足,总结了研究钢管支架受力分析与监控的必要性。2.本文介绍了支架结构稳定的相关理论及结构的失稳破坏形式,指出了平衡法和能量法两种临界力的计算方法,最后详细阐述了有限元方法在支架稳定性分析上的应用,为接下来的分析奠定了理论基础。3.本文作者完成了西安市东北二环立交桥-东西主线南幅桥第五联碗扣式钢管支架的受力监测,研究了支架在现浇施工中的受力变化规律,得出了各杆件受力与变形在允许范围内,未出现异常情况,支架能够安全工作。4.本文利用有限元法对碗扣式钢管支架进行施工模拟,并将计算值与监测值对比分析,其规律和数值基本吻合,验证了所建模型的可靠性。5.本文采用MIDAS/Civil建立有限元模型,对碗扣式钢管支架进行屈曲分析,同时研究了顶端伸出水平杆长度、扫地杆距地面高度、竖向剪刀撑等构造因素对碗扣支架屈曲荷载的影响。6.论文中的研究成果对指导现浇支架的设计、搭设及其在连续箱梁现浇施工中的应用,保证施工质量,确保施工安全有积极的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 试验研究方面
• 1.2.2 模型简化和理论研究方面
• 1.2.3 程序开发方面
• 1.2.4 事故分析、质量控制和安全管理方面
• 1.2.5 浇筑期支架监控方面
• 1.3 现存的主要问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 依托工程概况
• 1.6 本章小结
• 第二章 支架稳定理论与有限元方法的应用
• 2.1 钢管支架稳定性理论
• 2.1.1 结构的失稳破坏
• 2.1.2 失稳类型
• 2.2 结构稳定问题的计算方法
• 2.2.1 平衡法
• 2.2.2 能量法
• 2.3 有限元方法的应用
• 2.3.1 有限元法与稳定性的结合
• 2.3.2 线性屈曲分析
• 2.3.3 非线性屈曲分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 混凝土现浇施工期碗扣式钢管支架监测分析
• 3.1 支架监测目的及意义
• 3.2 工程概况
• 3.3 支架监测方案
• 3.3.1 支架搭设方案
• 3.3.2 现浇施工中支架监测内容
• 3.3.3 支架测点布置及监测方法
• 3.4 支架监测结果分析
• 3.4.1 支架应力、应变监测结果分析
• 3.4.2 支架变形监测结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 混凝土现浇施工期碗扣式钢管支架的有限元分析
• 4.1 碗扣式钢管支架结构特点
• 4.2 支架有限元分析思路
• 4.3 碗扣式钢管支架仿真模型建立
• 4.4 碗扣式钢管支架计算结果与分析
• 4.4.1 钢管支架应变（应力）计算结果与分析
• 4.4.2 钢管支架变形结果与分析
• 4.5 实测值与计算值的比较分析
• 4.5.1 钢管支架应变（应力）结果比较分析
• 4.5.2 钢管支架变形结果比较分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 混凝土现浇施工期碗扣式钢管支架整体稳定性分析
• 5.1 立杆伸出水平杆长度的影响分析
• 5.2 扫地杆的影响分析
• 5.3 剪刀撑的影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢