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三峡大学学报(自然科学版)2025年第02期:盘扣式钢管支撑受压稳定承载力试验研究及有限元分析

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作者:伍军;石红亮;张辉;周万清;李昆;王梦怡;戴英权;

单位:防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学);三峡大学土木与建筑学院;中国十五冶金建设集团有限公司;

摘要:为研究盘扣式钢管支撑的破坏模式和失稳机理,进行了3组试件的静力轴压试验、理论计算以及ABAQUS有限元仿真验证;另建立了135组有限元仿真模型,研究横杆步距、立杆中心距、立杆肢数、支撑高度等参数对盘扣式钢管支撑稳定承载力的影响.结果表明:盘扣式钢管支撑破坏形态均呈现横杆步距间大波浪弯扭失稳破坏;仿真值与试验值、理论值吻合良好,基本不超过20%,表明能采用仿真方法对钢管支撑稳定承载力进行预测;当横杆步距由1.5降为0.5 m时,钢管支撑稳定承载力平均增加了241.73%,这是由于相对密集横杆对立杆产生套箍作用使其承载力大大提高;当立杆中心距由250降至150 mm时,钢管支撑稳定承载力提高了161.46%;当立杆高度位于3.0~4.2 m时的稳定承载力相差最大不超过33.53%;三肢、四肢和六肢钢管支撑屈曲荷载仿真平均值分别为311.28、446.60和671.47 kN,四肢相较三肢钢管支撑稳定承载力提高了143.47%,六肢相较三肢钢管支撑稳定承载力提升了215.71%,六肢相较四肢钢管支撑稳定承载力增加了150.35%.综上所述:横杆步距、立杆中心距和支撑高度的建议取值(范围)分别为500、150和3 000~3 600 mm,可为实际工程中盘扣式钢管支撑的设计和应用提供参考.

关键词:盘扣式钢管支撑;;破坏模式;;稳定承载力;;失稳机理

基金资助:国家级地方高校能源和环境材料化学学科创新引智基地项目(D20015);; 土木工程防灾减灾湖北省引智创新示范基地项目(2021EJD026);; 湖北省自然科学基金青年项目(2020CFB272)