地下管廊支架穩(wěn)定性分析
較前節(jié)概 述
地下管廊支架,如果按其強度進行計算,支架一般都有較高的承載能力。事實上,根據(jù)現(xiàn)場實測和分析以及實驗室整體支架的試驗分析發(fā)現(xiàn),地下管廊支架的承載能力往往沒有按強度計算的承載能力那么高,原因是支架“失穩(wěn)”而使支架喪失承載能力,支架的“屈曲”變形是支架破壞的主要形式。在結(jié)構的設計 和計算中,不但要對結(jié)構進行強度和剛度計算,而且應該進行穩(wěn)定性驗算,尤其是對于像礦工鋼、U型鋼這類薄壁結(jié)構以及高強材料構件,結(jié)構穩(wěn)定性分析往往是非常重要的。經(jīng)過穩(wěn)定性分析,做到以下幾點可以提高管廊金屬支架的整體承載能力:
選取合理的架型,或優(yōu)化選取支架形狀;(2) 優(yōu)化支架參數(shù),如合理的搭接部分位置、數(shù)目和長度;(3) 加強支架之間的聯(lián)系,避免支架產(chǎn)生平面外的失穩(wěn)。 從結(jié)構的穩(wěn)定性角度考慮,平衡狀態(tài)實際上有三種不同的情況、穩(wěn)定平衡狀態(tài)、不穩(wěn)定平衡狀態(tài)和中性平衡狀態(tài)。假設結(jié)構原來處于某種平衡狀態(tài),后來由于受到輕微擾動而稍微偏離原來的位置,當干擾消失后,如果結(jié)構還能回到原來的位置,則原來的平衡狀態(tài)稱為穩(wěn)定平衡狀態(tài);如果結(jié)構繼續(xù)偏離,不能回到原來的位置,則原來的平衡狀態(tài)稱為不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。結(jié)構由穩(wěn)定 平衡狀態(tài)到不穩(wěn)定平衡狀態(tài)過渡的中間狀態(tài)稱為中性平衡狀態(tài)。 結(jié)構隨著荷載的加大,由穩(wěn)定平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定平衡狀態(tài), 這時原來的平衡狀態(tài)喪失穩(wěn)定性,簡稱失穩(wěn)。
地下管廊支架的失穩(wěn)包括平面內(nèi)失穩(wěn)和平面外失穩(wěn)。所謂平面內(nèi)失穩(wěn)是指金屬支架的失穩(wěn)變形是在支架同一平面內(nèi),即發(fā)生在平面上,在平面外的方向沒有產(chǎn)生失穩(wěn)性變形,這是金屬支架失穩(wěn)破壞的主要形式;而平面外失穩(wěn)是指支架的失穩(wěn)變形是沿著管廊的軸向(Z方向)發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)變形,在平面上不發(fā)生失穩(wěn)性變形。這種變形的出現(xiàn)主要是文架承受太大的平面 外荷載,而與支架本身的強度關系不大所以通過改善金屬管廊支架 的背板結(jié)構、加強支架與支架之間的拉桿聯(lián)系等措施來避免平面外的失穩(wěn)。
常見的平面內(nèi)失穩(wěn)變形形式較多,圖6-1是直腿半圓拱U 型鋼可縮性支架的幾種失穩(wěn)變形形式。
圖6-1管廊金屬支架的失穩(wěn):U)描路屈曲;(6)稱屈曲;<c)對稱屈曲