【博士】建筑施工模板支撐體系可靠性研究

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　　 本文以建筑結(jié)構(gòu)施工期模板支撐體系為主要研究對(duì)象，系統(tǒng)地分析和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)模板支撐體系的扣件抗滑承載力和抗扭性能、穩(wěn)定承載能力、施工過(guò)程中的時(shí)變體系可靠性、人為錯(cuò)誤發(fā)生規(guī)律和影響程度、人為錯(cuò)誤影響下體系可靠性、以及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等一系列問(wèn)題進(jìn)行了較深入的研究和討論。并針對(duì)傳統(tǒng)蒙特卡羅可靠度分析方法的不足，提出了基于LS-SVM的結(jié)構(gòu)可靠度響應(yīng)面分析方法。本文的主要研究成果的概述為以下幾個(gè)方面： (1)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查研究，較系統(tǒng)地分析和總結(jié)了模板支撐體系施工過(guò)程中人為錯(cuò)誤規(guī)律。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)、試驗(yàn)研究和統(tǒng)計(jì)分析，建立了鋼管外徑和壁厚、不同部位扣件螺栓擰緊扭力矩、搭設(shè)步距和立桿間距等參數(shù)的概率模型，得到了各種人為錯(cuò)誤的發(fā)生率，確定了對(duì)不同扣件螺栓擰緊扭力矩情況下，扣件的抗滑承載力的統(tǒng)計(jì)模型和抗扭剛度模型。 (2)在分析現(xiàn)有規(guī)范存在不足的前提下，對(duì)國(guó)內(nèi)常用的模板支撐體系的穩(wěn)定承載能力進(jìn)行了理論分析?；诳奂古ば阅艿脑囼?yàn)研究成果，提出了考慮扣件半剛性和初始缺陷影響的三維有限元模型。利用該模型進(jìn)行線性屈曲和非線性屈曲分析，有限元計(jì)算結(jié)果表明非線性屈曲的分析方法能考慮諸多不利因素應(yīng)優(yōu)先采用，具有一定的安全度。因而采用非線性屈曲分析方法，計(jì)算了不同搭設(shè)參數(shù)下模板支撐體系的穩(wěn)定承載力。為便于施工人員查詢，將模板支撐體系的穩(wěn)定承載力轉(zhuǎn)換為單桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。分析了不同初始缺陷、扣件半剛性、扣件擰緊力矩和搭設(shè)高度對(duì)支模架穩(wěn)定承載力的影響。 (3)以高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)為對(duì)象，進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和模板支撐體系相結(jié)合施工期結(jié)構(gòu)時(shí)變可靠性分析。結(jié)果表明施工期結(jié)構(gòu)的失效概率遠(yuǎn)大于使用期間；模板支撐體系的失效主要受模板底部水平桿與立桿連接處的扣件抗滑承載力控制。同時(shí)分析了模板支撐方案和施工活荷載對(duì)施工期結(jié)構(gòu)體系可靠度的影響。 (4)大量建筑工程事故表明人為錯(cuò)誤是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一。在實(shí)際數(shù)據(jù)較少的條件下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、試驗(yàn)研究和相關(guān)文獻(xiàn)，本文采用了HRA法模擬了混凝土結(jié)構(gòu)和模板支撐體系在施工過(guò)程中人為錯(cuò)誤發(fā)生及其對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。 (5)文中采用了蒙特卡羅數(shù)值模擬方法進(jìn)行系統(tǒng)可靠性的計(jì)算和人為錯(cuò)誤發(fā)生及其對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的模擬。為確定人為錯(cuò)誤的影響程度，比較分析了無(wú)人為錯(cuò)誤和有人為錯(cuò)誤影響下施工期結(jié)構(gòu)體系的可靠性，并且確定了多層建筑結(jié)構(gòu)模板支撐體系施工過(guò)程中的檢查重點(diǎn)和控制內(nèi)容。 (6)為了盡可能地避免事故的發(fā)生，對(duì)模板支撐體系安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已成為各施工管理企業(yè)日益關(guān)心的問(wèn)題。本文提出了模板支撐體系的模糊灰關(guān)聯(lián)安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法，其中模糊數(shù)距離分別采用平面距離和格距離表示。將指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值和指標(biāo)的評(píng)分值均視為模糊數(shù)，能較好的考慮客觀事物本身的復(fù)雜性及固有的模糊不確定性，從而使多層次灰關(guān)聯(lián)分析更為科學(xué)，更加接近實(shí)際。 (7)提出了一種基于LS-SVM的結(jié)構(gòu)可靠度響應(yīng)面分析方法，來(lái)求解這種功能函數(shù)不能明確表達(dá)的可靠性問(wèn)題。結(jié)合LS-SVM的高度的非線性映射能力和小樣本的學(xué)習(xí)能力，來(lái)逼近結(jié)構(gòu)響應(yīng)量與隨機(jī)變量的關(guān)系，可以大量減少傳統(tǒng)響應(yīng)面可靠性分析方法的計(jì)算次數(shù)和計(jì)算時(shí)間；可直接使用現(xiàn)有的確定性結(jié)構(gòu)分析程序而無(wú)需任何改動(dòng)；數(shù)值結(jié)果表明所提出的方法具有較好的效率和精度，且具有一定的廣泛性和實(shí)用性。 本論文得到了國(guó)家建設(shè)部軟科學(xué)研究項(xiàng)目(05-R1-13)“建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析與控制”和浙江省建設(shè)廳科研項(xiàng)目(建科發(fā)[2003]226號(hào))“扣件式鋼管支模承重腳手架施工風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)用”的支持?！　?.....　　共124頁(yè) 編制于2006年

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