楊軍偉，張偉林，劉曉鳳

（安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022）

地鐵站碗扣式支撐架施工監(jiān)測(cè)分析

楊軍偉，張偉林，劉曉鳳

（安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022）

文章采集地鐵站主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中相關(guān)碗扣式腳手架內(nèi)力的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析對(duì)比，得到實(shí)際工程中混凝土的澆筑順序和分層澆筑數(shù)量對(duì)整個(gè)架體的受力變形過(guò)程影響較大。同時(shí)立桿在外荷載的作用下上下受力并不均勻，同一立桿上部桿件的內(nèi)力要大于下部；水平桿因?yàn)榧s束豎桿變形而普遍受拉，頂部水平桿受力較大。研究所得到的結(jié)論可以為未來(lái)碗扣式腳手架設(shè)計(jì)、搭設(shè)和施工監(jiān)測(cè)提供參考價(jià)值。

碗扣式支撐體系；施工監(jiān)測(cè)；內(nèi)力分析；安全控制

1 概 述

當(dāng)下工程中使用的碗扣式腳手架是在吸取了國(guó)外同類(lèi)腳手架的先進(jìn)接頭和配件工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)自身國(guó)情而研制的一種單管承插式新型腳手架模板腳手架，承擔(dān)著模板、鋼筋、混凝土等建筑材料荷載以及施工人員的荷載。模板支撐體系作為一種臨時(shí)設(shè)施，其重要性往往被我們所忽略，其承載力與穩(wěn)定性不僅關(guān)系到在建工程的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的一旦發(fā)生坍塌事故有可能會(huì)造成重大人員傷亡和惡劣的社會(huì)影響，在實(shí)際工程中近25%的安全事故都與模板支架有關(guān)。其中混凝土的澆筑過(guò)程是支撐體系受力的最主要過(guò)程，但時(shí)常會(huì)因?yàn)槭芰^(guò)大，發(fā)生較大變形以至于失穩(wěn)甚至坍塌事故的發(fā)生，所以在澆筑過(guò)程中對(duì)腳手架相應(yīng)桿件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以確保整個(gè)體系以及施工的安全是非常有必要的。

本文對(duì)合肥軌道交通二號(hào)線宿州站車(chē)站主體結(jié)構(gòu)地下二層中板以及側(cè)墻的混凝土澆筑過(guò)程中的腳手架部分桿件內(nèi)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析相應(yīng)桿件的受力特點(diǎn)，尋求在澆筑過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的部位，為后續(xù)腳手架搭設(shè)提出建議，并根據(jù)特點(diǎn)提出腳手架在搭設(shè)施工過(guò)程中注意的問(wèn)題。

2 腳手架監(jiān)測(cè)

2.1 工程概況

宿州路站位于合肥市繁華地段長(zhǎng)江中路與宿州路交叉路口，沿長(zhǎng)江中路東西向布置，車(chē)站周邊建筑物密集。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)為地下二層單柱雙跨（部分雙柱三跨）鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中板厚400mm，頂板厚800mm；結(jié)構(gòu)側(cè)墻負(fù)一層厚度700mm，局部800m（端頭井），高度6.35m；結(jié)構(gòu)側(cè)墻負(fù)二層厚度 700mm，局部 800m（端頭井），高度6.16m（端頭井處高7.21m）。本次主要是在負(fù)二層中板和側(cè)墻澆筑混凝土?xí)r對(duì)負(fù)二層腳手架的手里監(jiān)測(cè)。模板支撐體系采用滿(mǎn)堂式腳手架搭接，中板與底板立桿間距為 900mm×600mm（橫×縱），水平桿步距1200mm；中板梁與底板立桿間距分別為 600mm× 600mm（橫×縱），水平桿步距為600mm。橫斷面圖見(jiàn)圖1。

圖1 宿州路地下二層標(biāo)準(zhǔn)段支架橫斷面圖

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)照片

2.2 監(jiān)測(cè)目的

本次監(jiān)測(cè)的目的是探究碗扣式支撐體系在混凝土澆筑過(guò)程中立桿和水平桿的受力變化過(guò)程，尋找支撐體系的薄弱環(huán)節(jié)。

2.3 試驗(yàn)儀器

DH1205表面應(yīng)變計(jì)可安裝在鋼結(jié)構(gòu)及其他建筑物表面，測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變，內(nèi)置溫度傳感器可對(duì)測(cè)試值進(jìn)行修正。該傳感器具有很高的精度和靈敏度、數(shù)據(jù)穩(wěn)定。由專(zhuān)用屏蔽電纜傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，適合在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期對(duì)建筑物的應(yīng)變變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。DH1205應(yīng)變計(jì)安裝方便，用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)于測(cè)試桿件上即可。DH1205應(yīng)變計(jì)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

DH1205應(yīng)變計(jì)技術(shù)參數(shù) 表1

2.4 測(cè)點(diǎn)布置

負(fù)二層支架共布置22個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，本文主要討論安裝在梁底正下方的A、B兩區(qū)的立桿和水平桿上的10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)周期從混凝土澆筑時(shí)起，至混凝土澆筑結(jié)束，歷時(shí)20h，澆筑過(guò)程每300s采集1組數(shù)據(jù)，直至澆筑結(jié)束。測(cè)點(diǎn)布置如圖3。

圖3 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

2.5 數(shù)據(jù)分析

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每300s采集一組，由于6號(hào)應(yīng)變片現(xiàn)場(chǎng)粘貼原因，測(cè)點(diǎn)溢出未能得到有效數(shù)據(jù)，其它測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)正常。由于數(shù)據(jù)眾多，每2h抽取1組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.5.1 立桿受力分析

①如圖4～圖5所示：在澆筑最開(kāi)始的2h內(nèi)，3個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都基本維持穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)生變化。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)澆筑情況而知，這段時(shí)間澆筑四周側(cè)墻底部，所以對(duì)立桿受力變化不大。

圖4 A區(qū)立桿各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化趨勢(shì)

圖5 B區(qū)立桿各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化趨勢(shì)

②現(xiàn)場(chǎng)頂板混凝土澆筑是分區(qū)分段澆筑，在澆筑過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致受力不均勻情況。00：40到04：40這4個(gè)小時(shí)A區(qū)3個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變直線上升，是由于這時(shí)開(kāi)始澆筑到區(qū)的頂板，導(dǎo)致壓力逐漸上升。但此時(shí)B區(qū)立桿會(huì)出現(xiàn)輕微受拉現(xiàn)象，是由于整個(gè)架體的偏壓引起的。從04：40到06：40澆筑B區(qū)混凝土澆筑時(shí)，立桿壓力持續(xù)增加。而此時(shí) A區(qū)受力減小跟第一層混凝土澆筑完成以后鋪平，不像澆筑過(guò)程中應(yīng)力過(guò)于集中在某一區(qū)域。

③B區(qū)立桿4#測(cè)點(diǎn)在澆筑過(guò)程中一直承受拉力，而且前期受拉不斷變大。這與混凝土澆筑路徑有關(guān)，局部受到荷作用，致使支架體系存在彎矩作用而引起部分立桿出現(xiàn)拉應(yīng)力狀態(tài)。

④由于 A區(qū)第二層混凝土澆筑，所以立桿受力從06：40以后又持續(xù)上漲。A、B區(qū)域混凝土澆筑完成后，此時(shí)混凝土處于初凝階段，支架體系內(nèi)力不斷重新分配，部分立桿應(yīng)力有增大趨勢(shì)。

⑤同一桿件的上部受力和變形明顯要比下部桿件要大，荷載并非沿立桿均勻傳遞至支架底面，水平桿件和剪刀撐對(duì)立桿應(yīng)力沿高方向的分配起到關(guān)鍵性作用，這說(shuō)明支架體系的受力分析采用單立桿和雙立桿模型計(jì)算是不合理。

2.5.2 水平桿受力分析

①?gòu)膱D6～圖7可知，在混凝土澆筑過(guò)程中，水平桿件對(duì)立桿的變形有約束作用，表現(xiàn)出拉壓的受力狀態(tài)，不同于立桿的普遍受壓。

②7#、8#、9#、10#四個(gè)測(cè)點(diǎn)都是A區(qū)水平桿。在0：40以后開(kāi)始澆筑A區(qū)混凝土?xí)r，四個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變都有明顯的增大。7#、9#測(cè)點(diǎn)是頂層水平桿，受力明顯要高于底部水平桿，因?yàn)樯喜苛U受力變形較大，水平桿限制了立桿的相對(duì)位移，使立桿間水平桿相對(duì)位移較大，導(dǎo)致應(yīng)力也較大。

③水平桿都經(jīng)歷了由受拉到受壓的轉(zhuǎn)變，主要原因在于支架體系內(nèi)部各桿件應(yīng)力重新分布影響和混凝土澆筑路徑共同作用的引起。

圖6 A區(qū)縱桿測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化趨勢(shì)

圖7 B區(qū)橫桿測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化趨勢(shì)

通過(guò)分析澆筑過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及應(yīng)變變化趨勢(shì)的，在施工過(guò)程中碗扣式支撐體系搭設(shè)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行搭接，架體立桿不僅承擔(dān)施工過(guò)程中的壓應(yīng)力，還有可能特殊情況下承受拉應(yīng)力，應(yīng)保證各個(gè)碗口接頭處的連接質(zhì)量，盡量避免接口處松動(dòng)現(xiàn)象。

②在澆筑大面積頂板時(shí)，應(yīng)分區(qū)分層澆筑，一定要控制某一區(qū)域一次性混凝土澆筑量，盡量均勻?qū)ΨQ(chēng)澆筑。避免支撐架體因?yàn)榫植渴茌d過(guò)多而引起的整體受力嚴(yán)重不均勻。

③當(dāng)上部荷載較大時(shí)，在搭設(shè)立桿時(shí)，可以通過(guò)減小上部桿件的步距的方法來(lái)提高上部桿件的承載力，保證施工過(guò)程支架的安全。

④水平桿件會(huì)受到拉力的作用，其拉力大小甚至?xí)^(guò)壓力值。碗扣的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和支架的安裝質(zhì)量對(duì)支架體系的穩(wěn)定性至關(guān)重要，避免局部破壞造成總體失穩(wěn)的工程事故。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)碗扣式腳手架桿件監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論：上部立桿和水平桿受力明顯要比下部桿件要大；在混凝土澆筑時(shí)盡可能均勻澆筑，使架體做到受力合理。希望相應(yīng)的檢測(cè)方法和研究結(jié)論能為類(lèi)似的過(guò)程提供借鑒和幫助。

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TU731.2

A

1007-7359（2016）02-0166-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.059

楊軍偉（1987-），男，安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院在讀碩士，研究方向：模板支撐體系。