满堂盘扣式支架快速建模及其力学性能与可靠性分析

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在桥梁施工技术不断进步的今天,满堂式支架现浇仍然是桥梁工程施工的主要方法之一。近年来,由于影响满堂式支架安全的因素繁多以及人们对其性能认识不足,满堂式支架结构坍塌的事故频发,对人民的生命财产安全造成了极大的威胁。承插型满堂盘扣式支架在近几年已经广泛应用于各类工程结构中,由于其结构形式布置复杂,影响因素较多,虽然已有相应规范,但仍然缺少对其力学性能的深入分析。为了给满堂盘扣式支架施工安全控制提供分析依据,本文依托实际工程就满堂盘扣式支架快速建模及其力学性能与可靠性分析开展研究工作,主要成果如下:1、首先利用Revit对承插型满堂盘扣式支架结构进行建族,并使用可视化编程软件Dynamo对其进行二次开发,实现了承插型满堂盘扣式支架结构的快速参数化建模,提出了Revit与有限元软件Midas Civil之间数据交互的一种方法。2、基于所开发的快速参数化建模程序的优势,对襄阳市东西轴线道路工程中大李沟段L09联满堂盘扣式支架体系进行有限元数值模拟,分析了不同节点刚度、不同步距、不同间距、不同步数等因素对承插型满堂盘扣式支架结构的影响,并对该实际工程提出了不同参数条件下的改进措施。最后,分析了沉降及钢管初始缺陷两种不利情况对承插型满堂盘扣式支架结构的影响。3、利用ABAQUS建立了盘扣节点的实体单元有限元模型,然后将计算得到的钢管内力作为已知荷载施加在盘扣节点上,对盘扣节点各部件的局部受力情况进行分析,分析了正常使用工况、初始缺陷最大工况和支座沉降三种工况下盘扣节点的力学性能。其次,通过对盘扣连接节点的精细化数值模拟,得到弯矩释放系数,并将其代入原Midas Civil中的整体模型,并对结果进行分析。4、选取对于实际工程满堂盘扣式支架结构影响较大的竖管壁厚、扫地杆离地高度、纵向间距和斜杆是否满布作为实验因子,对该工程进行现场实测,得到了实验因子的均值与标准差,求出不同工况下支架结构的临界承载力,利用响应面法对临界承载力进行拟合,确定了该工程满堂盘扣式支架的概率抗力模型。其次,通过参考文献,确定了该满堂支架结构的荷载概率模型,从而建立了该工程支架结构的极限状态方程。最后,利用蒙特卡罗法对该实际工程进行了可靠性的分析。通过本文的研究与分析,所开发的满堂盘扣式支架快速参数化建模程序可以大大节约设计的时间成本,提高了建模的效率与准确性。通过对实际工程的满堂盘扣式支架结构的力学性能分析与可靠性分析,对于满堂盘扣式支架结构的设计与施工有着借鉴意义。
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