【博士】钢管高大模板支撑结构施工安全技术研究

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内容简介

　　钢管高大模板支撑结构广泛应用于混凝土结构施工中，随着我国城市化建设的发展，大跨度、重荷载、高净空混凝土结构大量涌现，对高大模板支撑结构施工安全性提出了更高的要求。不时发生的高支模架坍塌事故既造成了人员伤亡，又带来了巨大经济损失和不良社会影响，高支模架施工安全问题已经引起工程建设者的注意，并成为一个紧迫的议题。　　　　 国内外学者结合课题和工程实践对高支模架施工安全问题进行了研究，取得了阶段性成果，然而总体来讲，关于高大模板支撑结构的设计理论、施工安全技术的研究还不够全面和深入。本文在总结已有研究成果的基础上，围绕高大模板支撑结构施工安全性这一主题，对钢管高支模架的基本形式、施工现场实际应用情况、连接节点刚度、扣件式钢管高大模板支撑结构稳定性以及高支模架安全性构造措施、承插型盘扣式钢管模板支撑结构体系及其力学性能、高支模架坍塌事故机理及防坍塌技术措施等方面进行了较为系统的研究。　　　　 论文的主要工作及创新点如下：　　　　 (1)归纳总结了当前我国常用的几种支模架的基本构造以及高支模架的基本形式，并比较了各自的优缺点。　　　　 对施工现场常使用的扣件式钢管支模架的钢管壁厚、扣件自重、扣件拧紧力矩进行了调查研究，结果表明实际工程支模架搭设基本参数总体上未能达到规范的要求。　　　　 在施工现场对支模架区域性施工活荷载自顶层模板向下部支架传递的扩散效应进行了整架试验研究，研究结果表明区域性作用的活荷载扩散效应并不明显，并给出了支模架设计时活荷载的取值建议。　　　　 (2)阐述了钢管高大模板支撑结构节点半刚性的模拟方法，并对目标参数位移测量反分析理论以及半刚性钢框架结构有限元法进行了研究。针对不同构造条件的扣件式钢管支模架，进行了一系列整架抗侧移试验，取得了大量的试验数据，通过理论分析，得出了可引入整架计算的扣件连接节点刚度系数。　　　　 (3)结合扣件式钢管模板支撑结构两种典型结构受力形式，对模板支撑结构的稳定性进行了系统的参数分析，得出了扣件式钢管高大模板支撑结构的失稳模式，明确了直角扣件拧紧力矩、水平杆步高、立杆水平间距、立杆顶部悬臂长度、支模架最顶层水平杆步高、支模架搭设步数对扣件式钢管高大模板支撑结构稳定性的影响程度。　　　　 在对参数分析计算结果进行统计分析和归纳的基础上，提出了便于施工技术人员掌握的支模架设计方法及简化设计计算公式。　　　　 对影响扣件式钢管模板支撑结构稳定承载力的关键构造措施进行了整架计算分析，明确了扫地杆、竖向剪刀撑、水平剪刀撑设置以及核心区域加强的构造措施对扣件式钢管高大模板支撑结构稳定承载力的影响程度，并提出了保证支模架施工安全性的具体构造措施，对高支模架的施工具有指导意义。　　　　 (4)阐述了承插型盘扣式钢管模板支撑结构的结构体系；对保证支模架施工安全的关键节点进行了极限承载力试验研究；基于位移反分析理论对连接节点刚度进行了整架试验研究，得出了可引入整架计算的盘扣连接节点刚度系数；对基本受力单元体进行了极限承载力试验研究，得出了立杆弯曲失稳是其基本失稳模式的结论；对承插型盘扣式高大模板支撑结构进行了参数分析，分析结果表明这种新型形式的模板支撑结构具有良好的系统性，跨数、步数对支撑结构稳定性影响不大，立杆顶部悬臂段长度是影响模板支撑结构稳定承载力的主要因素，并提出了模板支撑结构稳定极限承载力的简化设计计算公式。　　　　 (5)结合已发生的典型高支模架坍塌事故实例，对高支模架的坍塌失效机理进行了研究，总结了导致高大支模架整体坍塌的典型原因，并提出了具体的防坍塌技术措施。　　......　　共135页 编制于2010年

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