承插型钢管脚手架试验研究

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圆盘式、轮扣式和插卡式钢管脚手架为新型钢管脚手架,它们在节点连接方式十分相似,受力模式也基本相同。为了研究方便,可以将这三种脚手架一起进行分析,并统一命名为承插型钢管脚手架。承插型钢管作为新型脚手架投入工程建设使用中已经有7~8年时间了,其搭设速度、稳定性和质量比传统脚手架都有所提高。为了对新型脚手架的生产产品质量进行有效规范,国家对承插型钢管脚手架也相继出台了一些行业规范和构件检测规范。由于有关质量检测部门对承插型脚手架构件的试验检测和检测标准还没有进行统一规定,这给承插型钢管脚手架的发展和推广带来了困难,同时也会引起脚手架市场产品质量监管的混乱。本文为了制定承插型钢管脚手架构件的力学性能试验及其标准,将完成以下主要工作:(1)对圆盘式、轮扣式钢管脚手架进行了节点力学试验。该试验包括圆盘式钢管脚手架正弯矩试验、负弯矩试验和圆盘抗剪试验,还包括了轮扣式钢管脚手架正弯矩、负弯矩试验和轮盘抗剪试验,由此得到了各试验组的分析数据,并对试验数据进行类比分析,得到了试验控制标准的参考值。(2)应用ANSYS有限元分析软件对圆盘式、轮扣式钢管脚手架节点在不同荷载作用下的应力和变形进行数值模拟,将模拟计算数据与试验数据进行对比分析,验证了数值模型建立的正确型和可行性,为深入了解脚手架节点试验控制标准打下基础。(3)通过试验测试分析承插型钢管脚手架节点的半刚性,并建立节点的Mθr曲线,经过比较分析分别得到圆盘式、轮扣式钢管脚手架的半刚性节点的抗弯刚度K值。(4)研究分析立杆初始缺陷对脚手架的影响,运用等效水平荷载原理建立新的脚手架整体稳定性分析模型——半刚性节点有侧移排架模型。在结合有关规范对计算模型进行简化后,利用SPA2000有限元分析软件对该模型进行有限元分析,得到整体支架稳定性的临界荷载。根据临界荷载对规范中的立杆计算长度系数进行了修正。同时也得到在极限荷载作用下半刚性节点的最大弯矩,为检测标准的制定提供了参考值。(5)参照其他类型脚手架构件的国家规范,借鉴其他研究人员对插卡式钢管脚手架的研究结论,并进一步筛选比较本文已得数据,最后确定了承插型钢管脚手架的三个检测标准和试验方案,具有较高的实践意义,为规范的制定提供了参考。
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