基于EN74標(biāo)準(zhǔn)的鋼管腳手架扣件設(shè)計(jì)及力學(xué)性能分析.ppt
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基于EN74標(biāo)準(zhǔn)的鋼管腳手架扣件設(shè)計(jì)及力學(xué)性能分析,姓名:姬建菲 導(dǎo)師:王 凱,一、綜述,建筑業(yè)和大型裝備制造業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),其高速發(fā)展為扣件行業(yè)的發(fā)展提供了大有作為的廣闊空間,有市場需求是扣件行業(yè)發(fā)展難得的機(jī)遇,但是由于價(jià)格競爭、利益驅(qū)動(dòng)等等原因,國內(nèi)扣件的生產(chǎn)使用非?;靵y,由于扣件質(zhì)量原因而引起的傷亡事故時(shí)有發(fā)生。,圖一 扣件在大型裝備制造業(yè)應(yīng)用 在建的054B護(hù)衛(wèi)艦,近年重大安全事故案例,1. 2002年10月25日南京電視臺(tái)演播中心施工過程中, 發(fā)生一起模板支撐系統(tǒng)整體坍塌事故, 造成6人死亡, 11人重傷, 24人輕傷。 2. 2003年2月18日, 在某研究發(fā)展中心工程施工中當(dāng)澆筑門廳( 結(jié)構(gòu)高度為28.1m, 凈跨24m)混凝土?xí)r, 晚上20: 00左右發(fā)生支模架坍塌, 造成13人死亡, 17人受傷的重大傷亡事故。 3. 2004年2月26日, 河南省某工地在澆筑跨度15m、寬8m、高15m的辦公樓大門檐頂混凝土?xí)r,模板支撐系統(tǒng)發(fā)生坍塌, 造成5人死亡、9人受傷。,4. 2005年4月17日下午, 上海松江區(qū)某在建廠房腳手架及房頂發(fā)生坍塌, 25人被埋, 造成重大傷亡 5. 2005年9月北京西單西西工程四號(hào)地綜合樓項(xiàng)目,澆筑20多米高樓板時(shí),支撐架失穩(wěn),坍塌面積400m‘,造成8人死亡,16人重傷 6. 2005年10月21日下午5時(shí)50分,位于西安南郊天壇路的一處城市集中供暖工地發(fā)生腳手架坍塌事故,周長80米、高20米的四方型腳手架轟然倒塌 ,造成4死16傷。,今年重大安全事故案例,1. 2008年1月6日上午10時(shí)左右,廣州南海大瀝河西村一座七層在建樓房陽臺(tái)的護(hù)墻突然坍塌 ,造成1死1傷 2. 2008年5月9日15時(shí)左右,牡丹江市太平路原時(shí)代廣場門前工地的腳手架頂部突然墜落,6名行人被砸,其中3人搶救無效死亡 3. 2008年29日10時(shí)45分許,上海新國際博覽中心E6館的杭州某公司展臺(tái)附近約6米高的腳手架突然倒塌,致使1名正在撤展的工人高空墜亡,另有3名工人受傷,4. 2008年11月29日上午9時(shí)40分許,武昌市洪山卓刀泉北路上,一酒店外的腳手架整體倒塌,拉倒6根電線桿,致附近3000多家用戶停電,一輛過路轎車被砸壞,5. 2008年12月21日上午,上海市奉賢區(qū)金匯鎮(zhèn)一處正在進(jìn)行改擴(kuò)建施工的廠房頂層結(jié)構(gòu)腳手架突然倒塌,3名工人傷重不治身亡,9名施工人員不同程度受傷 6. 2009年1月3日10時(shí)40分許,深圳市南山區(qū)蛇口公園路一在建工地的腳手架發(fā)生坍塌,5名工人被埋,共造成6人受傷,其中4人傷勢較重。,倒塌事故原因分析,1. 鋼管壁厚變薄 在市場上采購鋼管, 名義上是Φ48×3.5鋼管,實(shí)際測量時(shí), 不少鋼管壁厚實(shí)為2.8~3.0mm, 其軸向抗壓能力降低18.7%~13.3%。鋼管使用多年, 局部壁厚也變薄。 2. 扣件合格率低 《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》( JGJ 130—2001) 表5.1.7規(guī)定對(duì)接扣件抗滑承載力為3.2kN, 直角與回轉(zhuǎn)扣件抗滑承載力為8kN, 從現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn), 很難達(dá)到此規(guī)定。某工地發(fā)生重大事故后, 對(duì)扣件進(jìn)行檢查,其合格率為0,扣件力學(xué)性能試驗(yàn):,根據(jù)GB15831-2006,設(shè)計(jì)抗破壞實(shí)驗(yàn)和抗滑移試驗(yàn)方案,在市場上購買了三種常見的扣件,并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn),抗滑性能試驗(yàn): 當(dāng)施于橫管上豎向等速增加的載荷P達(dá)到規(guī)定值時(shí),測量位移值Δ1和Δ2,圖1 抗滑性能試驗(yàn) Fig. 1 Anti2sliding test 1. 橫管 2. 豎管 3. 扣件,抗破壞性能試驗(yàn): 抗滑性能試驗(yàn)后,未損壞的扣件可用作抗破壞性能試驗(yàn),當(dāng)P為25.0KN時(shí),扣件各部位不得破壞。,圖2 抗破壞性能試驗(yàn) Fig. 2 Anti2destructive test 1. 橫管 2. 豎管 3. 支承墊 4. 扣件,采用試驗(yàn)儀器: 電子試驗(yàn)拉力機(jī) (中國科學(xué)院試驗(yàn)儀器研究所生產(chǎn)),圖1 扣件實(shí)驗(yàn)設(shè)備(抗破壞實(shí)驗(yàn)),試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù) :,圖一 扣件A 抗破壞實(shí)驗(yàn)曲線 發(fā)現(xiàn)該扣件抗拉能力達(dá)到45KN,國家標(biāo)準(zhǔn)是不小于25KN,達(dá)標(biāo)。,圖二 扣件B 抗破壞實(shí)驗(yàn)曲線發(fā)現(xiàn),曲線在AB段,斜率很小,說明在較小的載荷下已經(jīng)發(fā)生大的位移,這是典型的接觸不良現(xiàn)象;BC段斜率較大,受力后變形正常;CD段是垂直下降,表示發(fā)生破壞,扣件失效;DE段斜率較高,表示受力后正常變形;E點(diǎn)以后,曲線下降很快,扣件完全失效。,圖三 扣件C 抗破壞實(shí)驗(yàn)曲線 OA段,扣件正常變形;AB段,發(fā)生滑移,表示接觸不好;BC段扣件正常變形;C點(diǎn)后扣件不能承受載荷,完全失效。,試驗(yàn)結(jié)論 :,通過大量實(shí)驗(yàn)和分析,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的鑄造扣件產(chǎn)品不合格。扣件在安裝時(shí),由于鑄造精度差不可避免地存在接觸不良問題。盡管扣件本身的強(qiáng)度不太差,但是接觸不良會(huì)造成一定量的滑移,若將此類扣件用于復(fù)雜鋼管支撐架,會(huì)引起很大的危險(xiǎn)。在某些條件下,要求扣件組合的鋼管支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較高,這種大的變形使得穩(wěn)定性完全喪失。歷年來,涉及到扣件的事故多次表明,由于鑄造扣件的精度較差,在大的載荷下,造成鋼架整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn),坍塌。,新型扣件3D結(jié)構(gòu)圖,將pro/E文件導(dǎo)入ANSYS,課題的主要目的,設(shè)計(jì)出符合EN74標(biāo)準(zhǔn)的新型扣件并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。傳統(tǒng)扣件采用鑄造工藝其結(jié)構(gòu)精度差,滑移量大,并且采用螺栓螺母上緊結(jié)構(gòu)施工操作效率低,螺紋長期暴露在外容易受現(xiàn)場施工物附著導(dǎo)致無法拆卸,施工中螺母與扳手容易掉落,因此有待進(jìn)一步的改進(jìn)。根據(jù)某課題要求,參照EN74標(biāo)準(zhǔn),本論文研究設(shè)計(jì)一種通用性好、安裝簡便、一體性好,并便于大量生產(chǎn)的扣件。,課題的主要內(nèi)容:,a、設(shè)計(jì)符合EN74標(biāo)準(zhǔn)的新型扣件。 b、利用ANASYS軟件對(duì)新型扣件的進(jìn)行建模和受力分析。 c、對(duì)扣件的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。 d、依據(jù)EN74標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案,并對(duì)扣件進(jìn)行實(shí)際測試。 e、設(shè)計(jì)出能適宜大批量生產(chǎn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)工具。 f、將軟件模擬分析結(jié)果與實(shí)際測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)扣件的設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化。,預(yù)期效果,a、設(shè)計(jì)出扣件的三維模型。 b、依據(jù)EN74標(biāo)準(zhǔn),利用ANSYS軟件對(duì)設(shè)計(jì)出的扣件模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)分析,并對(duì)扣件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 c、根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙與制造工藝,制造出樣件,并依據(jù)EN74標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出實(shí)際的實(shí)驗(yàn)方案,完成實(shí)際測試。對(duì)比軟件模擬分析結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果,調(diào)整軟件模擬研究時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)。 d、完成扣件的優(yōu)化與設(shè)計(jì)。,論文中新見解,a、依據(jù)EN74標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)可靠、操作簡單新型扣件。 b、設(shè)計(jì)出能滿足批量生產(chǎn)的扣件檢驗(yàn)裝置。 c、所設(shè)計(jì)的扣件一體性好,不會(huì)掉落零件。 d、用榔頭敲擊鎖緊,回避螺紋連接,提高工作效率。,課題的主要難點(diǎn)及解決辦法:,扣件靜態(tài)破壞實(shí)驗(yàn)、滑移實(shí)驗(yàn)的模擬受力分析 解決方案: 模擬實(shí)驗(yàn)中各參數(shù)的合理調(diào)整 解決方案: 采用正交實(shí)驗(yàn)法 抗破壞試驗(yàn)為非線性大變形,斷裂試驗(yàn)中裂紋區(qū)域的斷裂參數(shù)的確定 抗滑移試驗(yàn)為瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,抗滑移試驗(yàn)的滑 動(dòng)摩擦參數(shù)的確定,結(jié)束 謝謝各位老師!,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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