模板支架承载力的模拟测试方法与流程

本发明涉及模板支架稳定承载和施工安全，具体是一种模板支架承载力的模拟测试方法。

背景技术：

1、模板支架是现浇钢筋混凝土结构施工过程中的临时承重结构，对保证工程安全施工起着重要作用。近年来，随着我国经济发展和现代化城市发展建设，土建行业兴起，各种各样的大跨度、大空间、造型别致的建筑物、构筑物不断涌现，各式各样模板支架的应用也越来越广泛。但由于部分施工人员对高大模板支架的认知不够，不重视临时支撑体系安全性和整体稳定性承载力计算分析，随之而来的就是各种模板支架坍塌事故的发生。坍塌是模板支架体系事故主要表现形式，因其规模大、范围广、高度高，一旦发生事故，就是群死群伤的较大事故或重大事故。我国每年都会有模板支架体系坍塌事故发生，给国家和人民造成了巨大的生命、财产安全损失，引起了广泛关注，因此保证模板支撑体系施工安全对建设工程顺利完成起着至关重要的作用。随着多层模板支架体系的出现，模板支架这一体系的受力状况就变得十分复杂，无论是设计上还是施工上对其受力性能的了解和掌握上都存在着局限性。许多施工企业在多层模板支架工程施工时，往往没有进行模板设计和刚度的验算，只是凭着经验来布置支架体系，这一举动可能会影响模板支架体系的安全性及稳定性。对模板支架承载能力进行测试与分析，可以起到优化施工设计的目的，选择合理的施工方案，避免工程施工危险的发生，进而提高施工效率，缩短施工周期且可以降低施工成本。钢管模板支撑体系属于钢框架结构，其采用的钢管属于细长的闭口薄壁构件，对于这种结构弯曲屈曲失稳是其主要破坏形式，所以结构稳定承载力是其结构安全性最重要的指标。

2、模板支架体系安全事故多为架体整体或局部失稳所致。由于失稳破坏往往具有突然性，模板支架体系安全事故发生时间普遍很短。因此，提出高效可靠的模拟测试方法对模板支架体系承载状态及稳定承载力进行精准预判，能够有效降低模板支架体系安全事故发生的概率，在最大程度上保证施工架体和人民生命财产安全。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述问题，从而提供一种模板支架承载力的模拟测试方法。

2、本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

3、一种模板支架承载力的模拟测试方法，包含如下步骤：

4、s1：准备压力试验机，将压力试验机的上承压板降低后，在上承压板底部吊装分配梁，分配梁包括两道一级分配梁和二级分配梁，二级分配梁与上承压板底部相固定。

5、s2：在压力试验机的下承压板上搭建单跨两步的局部单元架体，局部单元架体顶部设置有与一级分配梁配合使用的托板，局部单元架体底部设置有与下承压板相抵的底座，之后上承压板复位，局部单元架体固定不动。

6、s3：选取位移测点并布置高精度拉线式位移传感器和电子应变片。

7、s4：打开压力试验机的数据采集系统，并调试仪器，确保无异常后进行加载试验。

8、s5：需先进行预加载，预加载主要采用控制荷载的方式，对局部单元架体施加一定荷载，并保持三分钟，然后卸载，之后再进行正式加载试验。

9、s6：正式加载即对局部单元架体施加竖向荷载，施加荷载的大小由压力试验机终端所控制，由位移控制进行加载并直至局部单元架体发生整体失稳破坏。

10、s7：在数据采集系统中分析处理局部单元架体的承载力、杆件位移、应变以及单元架体破坏模式等结果。

11、s8：基于非线性稳定理论，根据局部单元架体各构件的几何尺寸建立几何模型，通过对局部单元架体模型进行线性屈曲分析及非线性的后屈曲分析计算，然后根据其计算结果云图对局部单元架体的承载力进行校正分析，提高精度。

12、s9：将s7和s8的分析结果进行对比分析，验证并提高模板支架体系承载状态及稳定承载力数值分析方法的准确性和可靠性，进而按照实际工程模板支架的几何结构、约束条件和加载方式，实现施工现场模板支架承载状态及稳定承载力的精准预测。

13、采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

14、(1)通过实际试验测试模板支架的承载状态及稳定承载力，并将实际测得的结果与数值分析得到的结果进行比对，一方面有效验证模板支架模拟测试承载状态和稳定承载力预测方法的准确性；另一方面为模板支架承载状态及稳定承载力的设计计算规范化以及新型模板支架承载力模拟测试方法的推广使用提供重要的基础条件。

15、(2)基于局部单元体模板支架构件建立几何模型，并对试验构件组成进行数值离散，确定各个相互连接部分的约束关系，再通过线性屈曲分析及非线性的后屈曲分析计算分析其承载力，基于模拟测试结果对比分析验证并提高数值分析方法的准确性。

16、(3)本方法既通过试验测试技术对局部单元架体的承载力进行检测，又通过数值分析方法对局部单元架体模型进行线性屈曲分析及非线性的后屈曲分析，通过试验测试与数值分析结果的对比分析，实现了模板支架体系承载状态及稳定承载力的模拟测试方法的校准。利用此方法对实际施工架体进行分析能够优化施工过程，降低施工成本，达到保证安全施工和提升施工管理水平的目标。

17、(4)本方法对模板支架体系承载状态及稳定承载力的预测分析具有广泛的适用性；并且此方法为施工现场模板支架体系的施工安全提供保障。此外，本方法能够在施工开始前对多种施工方案进行数值预演，进而为模板支架体系施工方案优化提供科学依据。

18、作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

19、进一步地，局部单元架体由四根立杆和若干层水平杆组成，上下相邻的水平杆之间的立杆为一节，且上下相邻的水平杆之间设置有斜杆，在局部单元架体节点及立杆每步中点处布置拉线式位移传感器，在水平杆、斜杆及每节立杆中点处布置电子应变片。

20、进一步地，s6中实验室正式加载采用分级加载，每分钟施加0.5mm的位移，之后持荷两分钟，期间采集数据点，观察局部单元架体的应变和位移的变化趋势，并观察和记录试验现象，待应变和位移读数不再变化再进行下一级的加载，加载直至局部单元架体发生整体失稳破坏。

21、进一步地，s8中包括：

22、s81创建几何模型：根据局部单元架体各构件的几何尺寸建立各杆件模型并进行装配，进而建立局部单元架体几何模型；

23、s82架体连接节点：在立杆与水平杆之间采用半刚性节点连接，在立杆与斜杆之间采用铰接节点连接；

24、s83边界条件：固定架体立杆底部位移自由度，对立杆顶部施加竖直向下的位移载荷。

25、s84线性屈曲分析：将局部单元架体的几何模型进行数值离散，基于各杆件材料的力学特性，对局部单元架体进行线性屈曲分析，获得局部单元架体的各阶失稳模态。

26、s85非线性后屈曲分析：根据局部单元架体最低阶失稳模态引入初始缺陷，基于结构非线性稳定理论对局部单元架体进行非线性后屈曲分析，模拟局部单元架体的失稳破坏过程。

27、s86结果分析：根据求解结果，分析局部单元架体的承载状态及稳定承载力。

28、进一步地，在局部模型架体数值分析过程中，采用了梁单元模拟杆件，连接单元模拟节点的建模方法。

29、进一步地，一级分配梁和二级分配梁顶面两侧分别设置有吊耳。

30、进一步地，一级分配梁和二级分配梁均呈工字型，且上下翼板之间设置有肋板。