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地下管廊支架稳定性分析
第一节概 述

地下管廊支架,如果按其强度进行计算,支架一般都有较高的承载能力。事实上,根据现场实测和分析以及实验室整体支架的试验分析发现,地下管廊支架的承载能力往往没有按强度计算的承载能力那么高,原因是支架“失稳”而使支架丧失承载能力,支架的“屈曲”变形是支架破坏的主要形式。在结构的设计 和计算中,不但要对结构进行强度和刚度计算,而且应该进行稳定性验算,尤其是对于像矿工钢、U型钢这类薄壁结构以及高强材料构件,结构稳定性分析往往是非常重要的。经过稳定性分析,做到以下几点可以提高管廊金属支架的整体承载能力:

地下管廊支架示范段

地下管廊支架示范段

选取合理的架型,或优化选取支架形状;(2) 优化支架参数,如合理的搭接部分位置、数目和长度;(3) 加强支架之间的联系,避免支架产生平面外的失稳。 从结构的稳定性角度考虑,平衡状态实际上有三种不同的情况、稳定平衡状态、不稳定平衡状态和中性平衡状态。假设结构原来处于某种平衡状态,后来由于受到轻微扰动而稍微偏离原来的位置,当干扰消失后,如果结构还能回到原来的位置,则原来的平衡状态称为稳定平衡状态;如果结构继续偏离,不能回到原来的位置,则原来的平衡状态称为不稳定平衡状态。结构由稳定 平衡状态到不稳定平衡状态过渡的中间状态称为中性平衡状态。 结构随着荷载的加大,由稳定平衡状态转变为不稳定平衡状态, 这时原来的平衡状态丧失稳定性,简称失稳。

地下管廊支架的失稳包括平面内失稳和平面外失稳。所谓平面内失稳是指金属支架的失稳变形是在支架同一平面内,即发生在平面上,在平面外的方向没有产生失稳性变形,这是金属支架失稳破坏的主要形式;而平面外失稳是指支架的失稳变形是沿着管廊的轴向(Z方向)发生扭转失稳变形,在平面上不发生失稳性变形。这种变形的出现主要是文架承受太大的平面 外荷载,而与支架本身的强度关系不大所以通过改善金属管廊支架 的背板结构、加强支架与支架之间的拉杆联系等措施来避免平面外的失稳。

常见的平面内失稳变形形式较多,图6-1是直腿半圆拱U 型钢可缩性支架的几种失稳变形形式。
图6-1管廊金属支架的失稳:U)描路屈曲;(6)称屈曲;<c)对称屈曲

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