对拉螺杆式铝模板体系受力性能与设计研究

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随着国家碳减排、碳中和政策的实施,作为绿色材料的铝合金模板被广泛运用在建筑施工中,但在施工过程中屡屡出现漏浆、爆模等问题,给工程造成不必要的经济损失。究其原因是对铝合金模板受力性能认识不足,在模板方案设计时,无法充分理解模板的计算模型及构造措施,又因各企业生产出来的标准模板尺寸各异,致使铝合金模板的通用性不高。铝合金模板分为两个体系:拉片式和对拉螺杆式,两种体系模板均存在上述问题,但对比拉片体系,对拉螺杆式铝合金模板有着安装调节更便捷,混凝土成型效果更优、市场使用量更广等特点。因此本文以对拉螺杆式铝合金模板体系为研究对象,采用理论计算、数值模拟以及现场实测的方法对对拉螺杆式铝合金模板体系进行受力性能研究,并基于企业调研结果,对原模板进行优化设计,得到轻量化对拉螺杆式铝合金标准板,具体研究内容如下:(1)调研了各企业生产及使用的对拉螺杆式铝合金模板,梳理了该体系模板的生产加工工艺,得到了各企业对拉螺杆式铝合金标准模板的尺寸规格等信息,并结合工程实际对对拉螺杆式铝合金模板体系的配模设计及施工工艺进行了总结。(2)开展了对拉螺杆式铝合金模板体系的理论计算和数值模拟,结合工程实例,通过理论计算对该体系模板进行了理论校核;建立了对拉螺杆式铝合金模板体系的数值模型,其模拟结果直观反映了模板各部位承受混凝土侧压力后的受力变形情况。(3)进行了对拉螺杆式铝合金模板体系的现场实测。通过对模板各部位在不同工况下的变形监测,得到了模板不同位置测点在实际载荷作用下的变形情况。将现场实测值与理论计算值和数值模拟结果进行了对比,对比结果发现:面板和横肋现场实测所得到的应力值及位移值对比理论计算结果,差值在20%~30%左右,说明其设计较为保守,在材料用量上有较大优化空间;数值模拟模板在混凝土侧压力作用下的变形趋势和现场实测模板的变形趋势一致,并且数值误差在10%以内,证明了使用数值模拟软件建立该体系模板模型的正确性。(4)通过理论计算、数值模拟以及现场实测的对比分析,并基于企业调研结果,结合数值模拟软件ABAQUS对原对拉螺杆式铝合金模板进行优化设计,设计了一款轻量化对拉螺杆式铝合金标准板,优化设计后的模板对比原模板用料节省了11.25%。
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