危巖施工腳手架計(jì)算與設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、在我國(guó)西部山區(qū)，由于山高坡陡，廣泛分布著大量高位危巖，在其治理過(guò)程中存在很大的難度和風(fēng)險(xiǎn)。而扣件式鋼管腳手架作為最常用的危巖施工工作平臺(tái)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究和分析，是保證危巖治理工程安全施工的基礎(chǔ)。特別是進(jìn)行鉆機(jī)鉆進(jìn)施工時(shí)，極易造成危巖腳手架結(jié)構(gòu)的晃動(dòng)，甚至可能引起腳手架整體傾覆等安全事故的發(fā)生。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，先采用理論推導(dǎo)與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法探討水平橫向荷載對(duì)豎向荷載下腳手架立桿穩(wěn)定性的影響，然后結(jié)合扣件的力學(xué)

2、特性分析，對(duì)鉆機(jī)施工動(dòng)力荷載下腳手架的計(jì)算模型進(jìn)行對(duì)比和探討。最后，通過(guò)理論推導(dǎo)鉆機(jī)施工動(dòng)力荷載下腳手架的力學(xué)特性及其影響因素，并結(jié)合算例分析，對(duì)危巖腳手架進(jìn)行承載力計(jì)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　 (1)推導(dǎo)僅豎向荷載作用條件下，或水平橫向荷載與豎向荷載共同作用下危巖腳手架立桿的臨界荷載，并通過(guò)ANSYS軟件進(jìn)行了一定豎向荷載條件下，橫向荷載的變化對(duì)立桿穩(wěn)定性的影響程度的敏感性分析。結(jié)果表明:水平橫向荷載并不影

3、響危巖腳手架立桿的豎向穩(wěn)定承載力，但橫向荷載會(huì)引起立桿的附加軸力，且隨著橫向荷載的逐漸增大，這種附加軸力會(huì)呈非線性急劇增大，使立桿可能在達(dá)到豎向臨界荷載前失穩(wěn)與破壞。
　　 (2)基于危巖腳手架的扣件連接特性的探討，通過(guò)Midas Civil軟件建立了計(jì)算模型，對(duì)比分析鉆機(jī)施工動(dòng)力荷載作用下考慮扣件“半剛性”特性的半剛性模型以及不考慮其扣件“半剛性”特性的完全鉸接模型。對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，在相同荷載條件下，鉸接模型的節(jié)點(diǎn)水平位移值和

4、應(yīng)力值均比對(duì)應(yīng)的半剛性模型的計(jì)算值大;但鉸接模型的平面外彎矩明顯比半剛性模型計(jì)算值偏小，是偏于不安全的。
　　 (3)采用振型分解法求解鉆機(jī)施工動(dòng)力荷載下危巖腳手架振動(dòng)微分方程的解析解，并對(duì)求得的腳手架模型各節(jié)點(diǎn)水平位移值進(jìn)行分析。并通過(guò)改變鉆機(jī)作業(yè)層位置，探討鉆機(jī)施工荷載位置對(duì)腳手架穩(wěn)定性的影響。最后結(jié)合萬(wàn)州太白巖危巖體為例，對(duì)危巖腳手架的承載力和整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，并將鉆機(jī)施工動(dòng)力荷載進(jìn)行擬靜力化，以便于進(jìn)行連巖件的設(shè)計(jì)計(jì)算