十字盘盘销式钢管脚手架节点力学性能研究

摘要

在土木工程项目施工中，脚手架的承载力和安全性一直是人们关注的重点之一，而脚手架杆件之间连接节点的力学性能是决定脚手架承载力和安全性的重要因素。十字盘盘销式钢管脚手架主要区别于常用类型脚手架的地方在于杆件之间连接方式的不同，它的连接盘呈十字形，通过楔形插销与横杆端头连接。目前对于该新型钢管脚手架节点力学性能认识还不充分，对于节点在各种荷载作用下的变形和应力发展规律缺乏系统的研究。
　　本文通过试验研究和有限元数值模拟相结合的方法，对60型十字盘脚手架节点在逐级增加的剪力、弯矩等荷载作用下的应力应变发展规律进行了分析，并对节点的受力性能和构件的传力机理等关键问题进行了讨论，得到了节点相关荷载的极限承载力，试验发现十字盘节点破坏属于延性破坏。本文根据节点在荷载作用下的变形发展规律，结合有限元模型的分析结果，确定了十字盘脚手架在工程使用过程中节点承受相关荷载的控制值大小。
　　本文对十字盘脚手架横杆与立杆连接节点的半刚性特性进行了研究，采用节点连接半刚性理论中的线性计算模型，在本文确定的节点弯矩控制值范围内，拟合了十字盘节点抗弯试验中的转角弯矩关系，计算得到了60型十字盘节点的初始抗弯刚度值，为今后采用半刚性理论分析计算整架承载力与稳定性打下基础。由于在节点受弯过程中，插销、立杆和十字盘的变形和应力较大，本文在十字盘节点的ANSYS数值模型中，分别减小了上述构件的厚度尺寸，来模拟节点构件在长期反复使用过程中出现的锈蚀、磨损等尺寸削弱的情况。通过对构件尺寸削弱情况下节点抗弯性能的模拟计算，发现立杆壁厚的减小对节点力学性能的影响最为显著。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 我国施工脚手架的发展历程与现状

1．2．1 钢管脚手架的分类

1．2．2 十字盘盘销式钢管脚手架

1．2．3 本文研究的目的和意义

1．3 国内外脚手架节点力学性能研究现状

1．4．1 课题来源

1．4．2 本文的研究内容

1．4．3 本文的研究方法

第二章 十字盘脚手架节点受力性能试验研究

2．1 十字盘抗剪性能试验

2．1．1 试验设计

2．1．2 试验过程及结果分析

2．2 十字盘单侧与双侧承载力试验

2．2．1 试验设计

2．2．2 试验过程及结果分析

2．3 节点抗弯性能试验

2．3．1 试验设计

2．3．2 试验过程及结果分析

2．4 本章小结

第三章 十字盘脚手架节点受力性能的数值分析

3．1 建立十字盘节点三维数值模型

3．1．1 模型的单元

3．1．2 材料的定义

3．1．3 建立节点模型

3．2 十字盘抗剪数值模拟

3．2．1 荷载与边界条件

3．2．2 有限元计算结果

3．2．3 计算结果分析

3．3 十字盘单侧加载数值模拟

3．3．1 模型与加载

3．3．2 有限元计算结果

3．3．3 计算结果分析

3．4 十字盘双侧加载数值模拟

3．4．1 模型与加载

3．4．2 有限元计算结果

3．4．3 计算结果分析

3．5 节点抗弯数值模拟

3．5．1 模型与加载

3．5．2 有限元计算结果

3．5．3 计算结果分析

3．6 本章小结

第四章 十字盘节点半刚性特性分析

4．1 节点半刚性连接理论

4．1．1 半刚性的含义

4．1．2 半刚性节点计算模型

4．2 十字盘节点抗弯刚度值的测定

4．2．1 节点抗弯刚度值计算方法

4．2．2 试验数据

4．2．3 节点刚度值的计算

4．3 十字盘连接节点的刚性情况

4．4 本章小结

第五章 构件削弱对节点抗弯性能的影响探讨

5．1 插销厚度减小

5．2 立杆壁厚减小

5．3 十字盘厚度减小

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文研究工作的主要结论

6．2 未来研究工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间学术活动与成果