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原文传递桥梁碗扣式模板支撑架稳定性及监测新技术研究

论文题名：	桥梁碗扣式模板支撑架稳定性及监测新技术研究
关键词：	桥梁施工;模板支撑架;稳定性;碗扣拧紧程度;节点转动刚度
摘要：	碗扣式模板支撑架因其安装和拆除方便、结构承载能力大等优点，在工程中得到了广泛使用，尤其是在桥梁混凝土现浇工程已成为最主要的模板支撑体系。碗扣式模板支撑体系的计算理论及方法、搭设时的可靠性、构件缺陷等成为影响支架稳定承载力的关键因素。由于碗扣式模板支撑架仅是施工中的临时结构，其安全性易被忽略，导致其安全事故不断出现。　　本文从碗扣式模板支撑架节点力学性能分析出发，得出了碗扣拧紧程度与节点转动刚度的关系。在此基础上，分别对不同受力模式的碗扣式模板支撑体系进行了整体稳定性承载力和局部失稳发生时支架体系的失稳状态和承载能力进行了分析。通过试验研究了利用压电传感器监测碗扣节点松紧程度的可行性和数据处理方法。研究了基于动力特性的支架稳定性监测方法，并建立了常见工况下碗扣式模板支撑架失稳全过程的荷载—基频关系曲线。　　1、建立了基于接触非线性、几何非线性和材料非线性的碗扣节点整个构造的有限元实体模型，分析了碗扣节点在弹性及弹塑性阶段的受力情况，研究了不同节点构造型式和不同碗扣拧紧力矩对节点竖向和水平向转动刚度的影响，提出了碗扣式模板支撑架节点的转角—弯矩的关系曲线。　　2、通过试验研究了利用压电传感器主动监测碗扣节点松紧程度的方法，采用压电传感器分别作为激励器和接收器，运用小波包分析和时间反演分析两种方法对监测信号进行处理，分析了两种方法的优缺点，验证了该监测方法的可行性。经过对比可以看出，时间反演法的分析结果与碗扣拧紧程度几乎完全一致，即聚焦峰值完全随碗扣拧紧程度增加而增加，且其结果不受噪声影响，体现了该方法的稳定性、抗噪性以及工程实用性。　　3、基于本文节点半刚性转动刚度的成果，研究了架顶楞木和初始缺陷对支架体系整体稳定承载力的影响，得到了不同支架搭设方式和不同荷载作用方式下（不同步距、不同步数、不均匀荷载、不均匀沉降）支架体系的稳定承载力变化规律，给出了碗扣式模板支撑架计算分析和搭设的相关建议。　　4、研究了碗扣式模板支撑架局部与整体的非线性相关屈曲，得出了不同节点连接方式时局部失稳对整体稳定承载力的影响，并对不同位置杆件局部失稳发生后各杆件的失稳次序进行了分析。针对支架体系中部分碗扣未拧紧的情况，从未拧紧碗扣的不同空间分布情况，分别研究了结构整体稳定承载力的变化。　　5、从支架结构动力学特性入手，研究了支架荷载与频率的关系，得出了碗扣式模板支撑架在整体失稳、不均匀沉降、受力不均、杆件长度不同等条件下失稳全过程的荷载—自振频率关系曲线，依据不同工况条件下荷载—自振频率关系可为动力监测支架稳定性提供安全预警的参考。
作者：	张柳煜
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	邬晓光
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文