危巖施工腳手架計算與設計關鍵問題研究.pdf

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

2、特性分析，對鉆機施工動力荷載下腳手架的計算模型進行對比和探討。最后，通過理論推導鉆機施工動力荷載下腳手架的力學特性及其影響因素，并結合算例分析，對危巖腳手架進行承載力計算和穩(wěn)定性驗算。主要研究內容及成果如下:
　　 (1)推導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ANSYS軟件進行了一定豎向荷載條件下，橫向荷載的變化對立桿穩(wěn)定性的影響程度的敏感性分析。結果表明: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，這種附加軸力會呈非線性急劇增大，使立桿可能在達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Midas Civil軟件建立了計算模型，對比分析鉆機施工動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。對比分析后發(fā)現(xiàn)，在相同荷載條件下，鉸接模型的節(jié)點水平位移值和

4、應力值均比對應的半剛性模型的計算值大;但鉸接模型的平面外彎矩明顯比半剛性模型計算值偏小，是偏于不安全的。
　　 (3)采用振型分解法求解鉆機施工動力荷載下危巖腳手架振動微分方程的解析解，并對求得的腳手架模型各節(jié)點水平位移值進行分析。并通過改變鉆機作業(yè)層位置，探討鉆機施工荷載位置對腳手架穩(wěn)定性的影響。最后結合萬州太白巖危巖體為例，對危巖腳手架的承載力和整體穩(wěn)定性進行驗算，并將鉆機施工動力荷載進行擬靜力化，以便于進行連巖件的設計計算