專利名稱：：一種檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種檢測支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法，特別是一種檢測有側(cè)移的剛架或排架穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
：目前在檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性過程中，確定臨界荷載的方法主要有微分方程平衡法、位移法、剛度矩陣法、能量法等各種近似法。對于經(jīng)常遇到的剛架，在其柱頂可能作用有水平荷載，即使沒有水平荷載，只要直接作用在橫梁上的橫向荷載不具有對稱性，那么無支撐剛架也會(huì)產(chǎn)生側(cè)移。這種側(cè)移剛架的失穩(wěn)形式，不再屬于分岔屈曲而是極值點(diǎn)失穩(wěn)問題，傳統(tǒng)方法為了得到精確的剛架極限荷載，需用數(shù)值積分法，數(shù)值積分法計(jì)算工作量很大一般采用計(jì)算機(jī)求解。上述通過數(shù)理求解確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的臨界荷載的方法，計(jì)算過程都比較復(fù)雜，求解結(jié)果的精確度也受到各種因素的影響，不容易控制和把握。同時(shí)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)很難做，很難實(shí)測一些重要數(shù)據(jù)。另外工程中影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力的因素較多，根本無法求解。所以能夠找到一種較為簡便、實(shí)用，且結(jié)果較為精確的確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的臨界荷載的方法是十分迫切。非常具有應(yīng)用價(jià)值的。同時(shí)會(huì)對工程設(shè)計(jì)、及實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)展起到推動(dòng)作用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法，要解決檢測過程中用簡單、實(shí)用的方法確定臨時(shí)荷載的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法，步驟如下步驟一，在臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的頂部一側(cè)作用一個(gè)水平力i，利用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算其頂端的側(cè)向位移值/;步驟二，在一個(gè)邊界條件、高度與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)完全相同的懸臂柱的頂端作用一個(gè)與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)水平力i大小相同的力，根據(jù)材料力學(xué)中已知的懸臂柱側(cè)向位移值計(jì)算公式7=|^計(jì)算懸臂柱頂端的側(cè)向位移，其中，w為懸臂柱的彎曲剛度；，為柱高；步驟三，用懸臂柱穩(wěn)定性臨界荷載值計(jì)算公式i^-^計(jì)算懸臂柱的臨界荷載p;步驟四，計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的側(cè)向位移值/與懸臂柱頂端的側(cè)向位移7二者的相關(guān)系數(shù)i-L;7步驟五，確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的臨界荷載值《=子=^,當(dāng)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端受到的水平荷載大于或等于臨界荷載值時(shí)，則失去穩(wěn)定。所述臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)包括有側(cè)移的單層單跨剛架、單層多跨剛架、多層單跨剛架和多層多跨剛架和排架。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果由于本發(fā)明在確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的臨界荷載的過程中，通過采用確定簡單的懸臂柱的臨界荷載和側(cè)向位移，簡便巧妙的得到臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的臨界荷載，避免了大工作量的計(jì)算，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明所提供的檢測方法得到的臨界荷載其精度足夠滿足工程需要，同時(shí)本方法不僅可以用來確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性臨界荷載值，達(dá)到控制結(jié)構(gòu)的安全性作用，還可以通過測量臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的水平位移和水平集中力的試驗(yàn)來代替很難實(shí)現(xiàn)的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)用簡單方法判定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢測過程中工作量大，精度不高的缺點(diǎn)，解決了用簡便實(shí)用且精度較高的方法檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的技術(shù)問題。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)尤其是有側(cè)移的多層多跨剛架和排架穩(wěn)定性的檢測。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為位移數(shù)值法求解鋼架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性承載能力鋼架示意圖。圖2為位移數(shù)值法求解鋼架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性承載能力懸臂柱示意圖。附圖標(biāo)記1-臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)、2-懸臂柱。具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1圖2所示，位移數(shù)值法求解鋼架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性承載能力具體做法為步驟一參見圖l，在臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)1的頂部一側(cè)作用一個(gè)水平力i，利用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算其頂端的側(cè)向位移值/;步驟二參見圖2，在一個(gè)邊界條件、高度與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)完全相同的懸臂柱2的頂端作用一個(gè)與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)水平力i大小相同的力，根據(jù)材料力學(xué)中已知的懸臂柱側(cè)向位移值計(jì)算公式，=||^計(jì)算懸臂柱2頂端的側(cè)向位移，其中，為懸臂柱的彎曲剛度、為柱巡7丑/A高；步驟三，用懸臂柱穩(wěn)定性臨界荷載值計(jì)算公式4=^計(jì)算懸臂柱2的臨界荷載p步驟四，計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)1頂端的側(cè)向位移值/與懸臂柱2頂端的側(cè)向位移^二者4的相關(guān)系數(shù)."二；步驟五，確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)1穩(wěn)定性的臨界荷載值《=^,當(dāng)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)<4絲頂端受到的水平荷載大于或等于臨界荷載值時(shí)，則失去穩(wěn)定。由材料力學(xué)可知單根受壓柱的穩(wěn)定性臨界荷載值計(jì)算公式如下表1，表1單根受壓柱的穩(wěn)定性臨界荷載值計(jì)算公式<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表中&一臨界荷載值；5/—柱的彎曲剛度；A—柱高。P—為計(jì)算長度系數(shù)，可由下面的超越方程用試算法求得，或查表1.1得到。超越方程？-^/、Zfj/、其中—》A式中v—為彈性移動(dòng)約束系數(shù)(N/mm)，或y-^'、/，即彈性移動(dòng)約束處單位位移所需要的作用力。表2計(jì)算長度系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>對應(yīng)上表1柱的側(cè)向位移值計(jì)算公式如下表3所示'表3柱的側(cè)向位移值計(jì)算公式<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表中i為水平集中力，作用于懸臂柱的上端，其余均作用在柱的0.5處；J為側(cè)向位移值，在懸臂柱的頂點(diǎn)，其余均在柱高的中點(diǎn)。由表1、表3可知，單根受壓柱的穩(wěn)定性臨界荷載值大小與柱的邊界條件有關(guān)，與柱的彎曲剛度范成正比，而柱的側(cè)向位移值大小也是與柱的邊界條件有關(guān)，與柱的彎曲剛度M卻成反比。由于在實(shí)際工程中，一個(gè)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)比如一個(gè)單層多跨剛架，它的穩(wěn)定性臨界荷載值是很難求解的。但是其側(cè)向位移及彎曲剛度利用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，很容易算得。而剛架的設(shè)計(jì)方法通常是把剛架拆分為柱和橫梁，因此可以推斷，剛架的臨界荷載值的確定可以利用單根受壓柱的穩(wěn)定性臨界荷載值及側(cè)移位移與其彎曲剛度^/和邊界條件的相關(guān)性，將超靜定的剛架的臨界荷載的確定轉(zhuǎn)化為簡單的懸臂柱臨界荷載的確定。下面通過幾個(gè)典型實(shí)例驗(yàn)證本發(fā)明所述確定臨界荷載方法的精確性。懸臂柱的高度A=2.8挑，側(cè)向彎曲剛度皮=206000JW附挑2xl21900m戰(zhàn)4，頂端水平集中荷載，通過公式7=界？計(jì)算得到其頂端側(cè)向位移為應(yīng)用實(shí)例一下端固定的單層單跨剛架，當(dāng)剛架高度和跨度相等，剛架柱與橫梁剛度相等時(shí)，反對稱失穩(wěn)。采用和懸臂柱一樣的高度為2.8m跨度和高度相等也為2.8m，剛架柱與橫梁截面均采用小48X3.5，首先在臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的頂端作用一個(gè)水平力i，其大小與懸臂柱相同i=,用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件算得其頂端水平位移值/=0.40&稱忍，精確的臨界荷載值4=7.34，5計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的位移值y與懸臂柱頂端側(cè)向位移相關(guān)系數(shù)t:z_乙》'，0.4082.621=0.15567,利用公式^構(gòu)臨界荷載，所得剛架柱總的臨界荷載為l^'=f忍4A2x0.15567r確定臨時(shí)支撐結(jié)，由于兩根剛架柱7gp^^Y同時(shí)承受相同壓力則單根剛架柱的臨界荷載《=^T1^，與精確的臨界荷載值比增大7.97%。應(yīng)用實(shí)例二與實(shí)例--不同的是，橫梁剛度是剛架柱剛度的2倍，用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件算得其頂端水平位移值y*=a37Ckw，精確的臨界荷載值&=，計(jì)算/0370臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的位移值y與懸臂柱頂端側(cè)向位移^相關(guān)系數(shù)ft-^-^j-Q.14！17，利用公式《=,=，確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)臨界荷載，所得剛架柱總的臨界荷載為《=，p:m,-，由于兩根剛架柱同時(shí)承受相同壓力則單根剛架柱的臨界荷載《^"T^。比精確的臨界荷載值偏大了3.91%。應(yīng)用實(shí)例三與實(shí)例一不同的是單層兩跨剛架，用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件算得其頂端水平位移值yz02CT^w,精確的臨界荷載值4-^l^,計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的位移值，與懸臂柱頂端側(cè)向位移相關(guān)系數(shù)^=|§=0.10187，利^，》'2力21用公式《=,=，確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)臨界荷載，所得剛架柱總的臨界荷載為《=2^忍~~=^^，由于兩根剛架柱同時(shí)承受相同壓力則單根剛架柱的臨界荷4A2xO.10187^載《=！^^,比精確的臨界荷載值偏小了4.30%。應(yīng)用實(shí)例四與實(shí)例一不同的是單層單跨排架，用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件算得其頂端水平位移值、.-1"ri^^精確的臨界荷載值《=嘗,i十算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的位移值、/與i臂柱頂端側(cè)向位移相關(guān)系數(shù)"^=^|=(].5,利用公式《=%=^確定臨時(shí)支撐_y_F2,621A:4t//結(jié)構(gòu)臨界荷載，所得剛架柱總的臨界荷載為《'==^，由于兩根剛架柱同時(shí)承受相同壓力則單根剛架柱的臨界荷載《=^，與精確臨界荷載值完全相等。應(yīng)用實(shí)例五，與實(shí)例一不同的是單層單跨剛架其下端約束情況為鉸接，用平面結(jié)1g"戸構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件算得其頂端水平位移值J/=16g—^^^，精確的臨界荷載為4=，計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的位移值，與懸臂柱頂端側(cè)向位移相關(guān)系數(shù)^=^4§=0.449，利用公式《=^"Z777T確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)臨界荷載，所得剛架柱總的臨界荷載為《=T7t4^T^=，fi預(yù)細(xì)鵬,承魏,力貝U斜艮剛鵬白勺'臨賭載《=1^^,比精確的臨界荷載值大了6.78%。通過以上實(shí)例，可以看到，用本發(fā)明提及的檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法得到的臨界荷載其精確度可以滿足工程應(yīng)用，另外還可以在本檢測方法的基礎(chǔ)上，通過測量臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的水平位移和水平集中力的試驗(yàn)來代替很難實(shí)現(xiàn)的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性試驗(yàn)，對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及時(shí)控制。權(quán)利要求一種檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法，其特征在于步驟如下步驟一，在臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)(1)的頂部一側(cè)作用一個(gè)水平力，利用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算其頂端的側(cè)向位移值；步驟二，在一個(gè)邊界條件、高度與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)(1)完全相同的懸臂柱(2)的頂端作用一個(gè)與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)水平力大小相同的力，根據(jù)材料力學(xué)中已知的懸臂柱側(cè)向位移值計(jì)算公式計(jì)算懸臂柱(2)頂端的側(cè)向位移，其中，為懸臂柱的彎曲剛度；為柱高；步驟三，用懸臂柱穩(wěn)定性臨界荷載值計(jì)算公式計(jì)算懸臂柱(2)的臨界荷載；步驟四，計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)(1)頂端的側(cè)向位移值與懸臂柱(2)頂端的側(cè)向位移二者的相關(guān)系數(shù)；步驟五，確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)(1)穩(wěn)定性的臨界荷載值，當(dāng)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的頂端受到的水平荷載大于或等于臨界荷載值時(shí)，則失去穩(wěn)定。dest_path_image002.jpg,dest_path_image004.jpg,930676dest_path_image002.jpg,dest_path_image006.jpg,dest_path_image008.jpg,dest_path_image010.jpg,dest_path_image012.jpg,dest_path_image014.jpg,dest_path_image016.jpg,97084dest_path_image004.jpg,876821dest_path_image008.jpg,dest_path_image018.jpg,dest_path_image020.jpg2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)包括有側(cè)移的單層單跨剛架、單層多跨剛架、多層單跨剛架和多層多跨剛架和排架。全文摘要一種檢測臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法，在臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的頂部一側(cè)作用一個(gè)水平力，利用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算其頂端的側(cè)向位移值；在一個(gè)邊界條件、高度完全相同的懸臂柱的頂端作用一個(gè)與臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)水平力大小相同的力，根據(jù)已知的懸臂柱側(cè)向位移值計(jì)算公式計(jì)算懸臂柱頂端的側(cè)向位移，用懸臂柱穩(wěn)定性臨界荷載值計(jì)算公式計(jì)算懸臂柱的臨界荷載；計(jì)算臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂端的側(cè)向位移值與懸臂柱頂端的側(cè)向位移二者的相關(guān)系數(shù)；確定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的臨界荷載值。可以通過測量臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的水平位移和水平集中力的試驗(yàn)來代替很難實(shí)現(xiàn)的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性試驗(yàn)，用簡單方法判定臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。文檔編號G01M99/00GK101793618SQ20101012093公開日2010年8月4日申請日期2010年3月10日優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日發(fā)明者吳月華,張晶波,施炳華,曾凡奎,李鐘,王劍英,肖緒文,胡長明,薛剛,陳娣,陳紅,革召深申請人:中國建筑一局(集團(tuán))有限公司;中國建筑股份有限公司;西安建筑科技大學(xué)