混凝土浇筑期碗扣式钢管支架受力分析与监测

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MDAS/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。