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直角扣件钢管节点抗滑本构关系研究

庄金平,蔡雪峰

(福建工程学院土水工程系,强建福州350108)

[摘要】进行了10个直角扣件连接节点的抗渐移试验研究,试验参数主要有:柠紧想力矩的大小、新旧扣件的差异 等.试验结果表明:螺栓的拧紧扭力矩对节点抗措的初始所度有较大影响:旧扣件在抗滑初始刚度上并不低于新和件,但在后期所度和承获力上却发生较大概度降低,在试验基础上,采用Malb软件,对试验结幕进行国扫分折,得到直角扣件钢管节点滑移-竖向力关系公式,为采用有限元进行整体承载力分析计算提供依据.最后针财试 验结果和先行规范委求,提出了直角初件在使用中的儿点建议.

[关键司】直角扣件:销营节点:杭增性能:柠紧祖力矩

[中图分类号]TU392.3[文献标说码]A[文章编号】1002-8498(2011)05-0079-03

Constitutive Relation Research on Anti-slipping Performance of Right-angle Fastener Steel Pipe Joints

Zhuang Jinping. Cai Xuefeng( Departmeu ef Cisil Engineering Fujian U/sisersily ef Techsolagy Fuzhos Fujian 350108 Chino)

Abstraet Ten right-angle fastener joint anti-slipping experiments were carried out and esperiment factorssuch as tightening torque and new-old fastener differences were considered. The results show that thetightening torque of bolts has higher influenee on initial stiffness ef joint anti-slipping. And the initial anti-slipping stiffness of old and new fastener is similar however it reduces greatly on later stiffness andbearing capacity. Based on the test results the regression constitutive equation for slipping-load isobtained by sofhware Mstlab which supplies reference for analysis and calculation of overall bearing capacity by finite element method. Due to the test resulte and current code some effeetive measures areproposed in the end.

Key words ;right-angle fastener; steel pipe joint; anti-slipping performance; tightening torque

在扣件钢管支撑体系中,立杆为多点支撑的连不到要求.目前,规葱在计算扣件式钢管模板支撑续压杆,水平杆和剪刀撑为立杆提供侧向支撑,同时体系时,由于对扣件的连接程度难以模拟,因此支撑 也起到调节各立杆轴力的作用,使轴力较大、变形较体系的整体稳定性计算简化成单根立杆的稳定性计大的立杆内力通过水平杆传递给周围立杆,避免过算.对高支撑的情况,规范仅通过规定增加一些构造措施来保证.面实际上,对于高大额板支撑体系,如,测向荷载对于高大支撑体系影响远大于低支撑 其立杆的受力形式与低支撑体系存在一些差别.例体系.对于高大支得体系,其整体稳定的研究,如果仍然按传统的单根立杆的稳定计算和构造措施来考 虑是不够安全的,因此,必须对其整体稳定性进行计算.在考虑整体稳定性的情况下,扣件连接性能的2006规定扣件必频具有抗滑、抗破坏、抗扭刚度 模拟尤为重要.(钢管脚手架扣件)CB15831一等力学性能.

早居曲,提高支撑体系的整体稳定性.扣件是模板支撑体系各杆件的主要连接形式,立杆与水平杆之 问传力主要靠扣件与钢管之间的摩擦力实现,因此其抗滑性能是一项重要力学性能指标,扣件抗滑承载力是保证扣件与钢管之间共同工作及有效传力的 基础,随工中,如果扣件质量不符合要求,或媒栓拧紧祖力矩不在规定范围内,抗滑承载力可能达

[作省商介】应金平,福建工程学院土木工程系讲师,提建名福州疗1试验研究

共进行了10个直角钢管扣件的抗滑性能试验,

试验参数为新旧扣件和拧紧祖力矩的大小.扣件拧矩各做2个试验.《钢管脚手架扣件》规定扣件的 紧扭力矩有50.40.30.20Nm,对于每种拧紧扭力抗滑试验,扣件的拧紧扭力矩为40Nm,因此,对扣件新旧参数,仅考虑扣件拧紧扭力矩为40N 的情况.旧扣件为施工现场同一批旧扣件,具体参数如表1所示.试验详细情况可参考文献[3].

Table 1Parameters of the specimees 表1试件参数

担力矩 7kN 10%N时 初始平均刷度/编号 实特 名称 新 扫件 (N-m) t/ 模杆位移 /n 扣件预移 /em (kN mm-)1X40-1 新 40 1.49 0.30 模杆 扣件2x40-2 新 40 1.97 0.36 4.59 33.94 40-4 40-2 I日 40 40 0.40 1.19 0.30 0.59 6.71 26.26X50-2 X50-1 新 50 50 0.45 0.98 0.10 0.27 8.84 57.27X30-1 30 1.70 0.35 3.58 30.28X30-2 9X20-1 新 20 30 2.67 1.05 0.27 0.2810X20-2 20 2.51 0.37 2.68 28.8

2试验结果

2.1荷载-位移关系

图1为试件滑移(4)-竖向力(P)关系由线.其中,横坐标分别为横杆位移和扣件的滑移值,由百分表测得:纵坐标为竖向力(P),由力传感器测得.从 图1中可以看出,在加载初期,曲线的斜率较大,到后期率变小,说明扣件由早期的静摩擦力变为动摩擦力,横杆和扣件的位移明显增大.

2.2螺检拧紧扭力矩对抗滑初始刚度的影响

图2为螺栓拧紧扭力矩T,对横杆位移-竖向力和扣件滑移-竖向力初始刚度的影响.从图2可以看出,螺栓拧紧扭力矩T,对二者的影响规律基本类 似.随着螺栓拧紧扭力矩T,增大,其相应的初始刚度也呈增大的趋势,但并不是量线性关系.对于横杆位移-竖向力的初始刚度,在T,≤40Nm的情况 下,各级别增加的幅度较为接近,大致在30%左右,但是T =50Nm下的初始刚度比T =40Nm下初始刚度的增大幅度达到92.9%:对于扣件滑移-竖 向力的初始刚度,在T,≤40Nm的情况下,各级别增加的幅度较为接近,大致在8%左右,但是T.=50Nm下的初始别度比T,=40Nm下初始刚度 的增大幅度达到68.7%.

2.3扣件新旧对抗滑性能的影响

新旧扣件初始别度如表2所示.

万方数据

图1试件P-关系曲线

Fig- 1 Lead-slide responses of specimens

Table 2Initial stiffeess ef new-ld fasteners

新扣件/(imm1) 护件 模杆位移-竖向力 抑件资移室内力(..)/m 对比幅度/% -46.20 6.71 4.59 26.2 33.922.7

从表2可以看出,旧扣件时模杆位移-竖向力的初始测度比新扣件时大46.2%,面扣件滑移-竖向力的初始刚度却比新扣件小22.7%.

3可以看出,旧扣件的初始刚度与新扣件的初始刚 扣件新旧对抗滑承载力影响如图3所示.从图度并没有太大差别,但是后期的刚度和承载力却发生较大的降低.降低幅度在50%左右.

3直角扣件横杆抗滑本构关系回归分析

基于最小二乘法,采用Malab软件对试验曲线进行回归分析,以方便为进行直角扣件钢管脚手架 支撑体系整体有限元模拟提供依据.竖向力与横杆位移的拟合公式如式(1)所示,竖向力与扣件滑移的拟合公式如式(2)所示.

力(P)的初始刚度有较大的影响,在柠紧扭力矩达 对横杆位移(4,)-竖向力(P)和扣件滑移(4)-竖向到50Nm的情况,初始刚度有较明显的增加,虽然《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001要求扣件的拧紧扭力矩为40-65N m,本文建议在班工中尽量保证拧紧扭力矩达到50Nm左右,以获得更高的抗滑刚度.

图3扣件新旧对抗滑承载力的影响Fig.3 Iafluemce of new-old fasteners on anti-slipping cepacity

生明显降低,但是其后期刚度和承载力均发生较大 对于旧扣件,相比新扣件,其初始刚度并不会发幅度降低.

(1)

出横杆位移竖向力和扣件滑移-竖向力的公式.为 同时,在试验的基础上,基于最小二乘法,拟合进行扣件式钢管脚手架支撑体系采用有限元进行整体稳定性分析提供依据.

(2)

式中:4,为横杆位移(mm);4为扣件缴移(mm):T 为扣件拧紧扭力矩,7,≤50Nm;P为竖向力(kN).

拟合公式的计算结果与试验曲线的对比,如图1所示.从圈1可以看出,拟合的结果与试验结果吻合较好,说明拟合的公式是正确的.

参考文赋:

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对于旧扣件,其抗滑初始刚度没有发生较明显的下降,但其后期溯度和承载力却发生了很大的降低.但是,由于旧扣件在施工现场较难定义,很难确定这 些旧的扣件在镜工现场已经同转的次数,也很难确定每次其受到的荷载幅度是多少.因此本文对于旧扣专门研究周转次数、历史加载幅度等因素的影响. 件暂不参与回顾,报在后续工作进行节点周转试验,

4结语

在本文的试验参数范围内,螺栓的拧紧扭力矩

用,在保证施工安全及质量的同时,提高了施工速度,节约了施工成本.液压爬升模板体系在超高层建筑的钢筋混凝土核心筒和劲性柱等结构中应用越 来越广泛,取得了良好的经济效益和社会效益,其推广应用前景广阀.

(上接第68页)

须建立一套强有力的指挥管理系统.

换浇筑方向. 2)混凝土严格分层浇筑、分层振揭,并注意变

3)当混摄土强度达到1.2MPa时,及时拆除对控螺栓,模板脱开后退,已浇混凝土强度必须达到设 计值和规范值才能进行轨道及爬架的爬升操作,爬升时必须清除一切障碍.

参考文献:

[1]张全虎,高是建筑题工中的新型棋析体系应用技术[].甘[2]李建,刘红梅,王情,等,波压自爬升模板在某工程中的应用 素科技拟损,2004(2):92-93 103.研究[J].青岛厘工大学学推 2009(6):126-429 136.[3]顾国明,随高层建筑账模系统压模架测试研充[].建筑 机械化 2009 30(6):49-52.[4]方道利,思承红,黄提光,等,超高品建筑液压模随工技术 [1] 工程质嵌 2009(11) ;93-96.[5]任海波,刘振生,广州利通广场液压爬模与多响能逃生排施 工性术[1].通工技术 2010 39(5):7941 [6]硬水我,将金生,蒋超民、融压爬模技术在年州绿姓广场工程[7]联凌鹏,陈建航,陈一乔,广交会大溪核心商分片式熙模施工 中的应用[1].施工核术 2010 39(7):114-117.技术[J].路工技术 2010 39(9);99-101.

保养模板,保证面板的平整度、面板间缝的紧密度: 4)模板清理工作确定专人负责,必须随时清理面板上必须涂刷脱模剂,方便脱模,避免拆模损坏模板板面:密封模板,保证模板下端口紧靠墙体混凝土面,以避免制家.

5)坚持防偏为主的方针,确保支承杆的垂直度和稳定性,当爬模装置出现偏差,及时消除产生偏差的因素,并进行合理纠偏.

7结语

液压爬升模板在保利V座大厦得到了成功运

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