黃炳生,侯曉祥,林成如

(1.南京工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,江蘇 南京 211800;2.江蘇天工建筑科技集團(tuán)有限公司,江蘇 淮安 211600)

裝配式建筑已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)階段建筑行業(yè)的重要組成部分,具有質(zhì)量高、工期短、節(jié)約能源、清潔生產(chǎn)等技術(shù)優(yōu)勢(shì),符合社會(huì)主義安全文明建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)[1-3]。

模板支架作為土木工程建設(shè)中的重要工具,其性能的優(yōu)劣直接影響施工的效率和安全。支撐腳手架因其安裝標(biāo)準(zhǔn)化、裝拆簡(jiǎn)單、承載能力高、使用安全等優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,但目前工程實(shí)際應(yīng)用的支撐腳手架通常采用滿(mǎn)堂搭設(shè),一定程度上造成了資源的浪費(fèi)。獨(dú)立支撐腳手架的出現(xiàn)及發(fā)展促進(jìn)了對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)施工豎向局部支撐的研究,局部支撐體系不僅具備滿(mǎn)堂搭設(shè)腳手架承載力高、裝拆簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),還具備了各局部支撐獨(dú)立安裝、同步施工、施工效率高、用鋼量少、經(jīng)濟(jì)性高的特點(diǎn)。目前,局部支撐的發(fā)展還不成熟,沒(méi)有相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[4-5]。孫祖根[6]以綠地中心·杭州之門(mén)工程為例,針對(duì)工程造型獨(dú)特的建筑,設(shè)計(jì)了承插型盤(pán)扣式鋼管模板支架結(jié)合獨(dú)立支撐早拆體系。郝夏暉[7]通過(guò)理論和有限元對(duì)單根獨(dú)立鋼支撐受力性能及影響因素進(jìn)行了分析。郝駿[8]對(duì)獨(dú)立鋼支撐腳手架穩(wěn)定性進(jìn)行了試驗(yàn)研究、理論分析及有限元分析,研究了獨(dú)立鋼支撐腳手架在軸向荷載作用下的破壞形式、受力性能。喻紫竹等[9]通過(guò)有限元分析獨(dú)立式鋼支撐體系的穩(wěn)定性,探討了獨(dú)立式鋼支撐的計(jì)算控制要點(diǎn)。上述獨(dú)立鋼支撐承載力小,與以往滿(mǎn)堂腳手架的不同之處是減少了中間橫桿。目前,關(guān)于裝配式結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐的研究還很少,楊曉[10]采用3個(gè)獨(dú)立鋼支撐桿通過(guò)橫桿構(gòu)成臨時(shí)支撐架用于裝配式結(jié)構(gòu),通過(guò)有限元分析和靜力加載試驗(yàn),研究了臨時(shí)支撐的受力變形性能。

根據(jù)混凝土框架結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配式構(gòu)件安裝特點(diǎn),設(shè)計(jì)了預(yù)制裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)施工豎向支撐架,具有現(xiàn)場(chǎng)快速拼裝、受力變形小、承載力高、方便儲(chǔ)存等特點(diǎn)。裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)安裝施工僅需在梁兩端拼裝布置支撐架,施工速度快,效率高,施工空間大,人員通行、材料搬運(yùn)暢通。對(duì)支撐架按施工過(guò)程進(jìn)行了靜力加載試驗(yàn),為支撐架的安全使用提供了依據(jù)。

1 試件設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

支撐除應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)有模板支架安全、可靠的要求外,還應(yīng)滿(mǎn)足的要求為

① 尺寸能滿(mǎn)足一般預(yù)制裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)模板支撐的搭設(shè),能夠保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件各部位的形狀尺寸、相互位置正確,垂直方向的精準(zhǔn)調(diào)節(jié);

② 構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便,能實(shí)現(xiàn)快速組裝,且施工完成后可以快速拆除;

③ 能滿(mǎn)足模板支撐作為施工工具多次重復(fù)使用的要求;

④ 具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性,能承受疊合梁、疊合板和后澆筑混凝土的自重以及施工過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)荷載。

1.2 設(shè)計(jì)方案

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工豎向支撐由立桿、橫桿、斜桿組成,材質(zhì)為Q235,支撐立桿與橫桿,立桿與斜桿通過(guò)M12螺栓相連,每個(gè)支撐可同步安裝,安裝速度快、穩(wěn)定性好、承載能力高。根據(jù)一般辦公樓、公共建筑層高為3.0～4.2 m,本次試驗(yàn)制作了2個(gè)不同高度的試件,試件1高3.3 m;試件2在試件1基礎(chǔ)上加上一層,高3.8 m,試件2如圖1所示,圖1中未標(biāo)明的橫桿、斜桿均為FG,試件桿件截面參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 支撐桿件尺寸參數(shù)

圖1 試件2示意(mm)

將支撐分為上下兩層,降低了單根立桿高度,方便存儲(chǔ)與運(yùn)輸;同時(shí),可以將不同高度的上下層立桿相連以適應(yīng)不用層高的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工。支撐上下層采用連接角鋼與立桿螺栓相連,角鋼兩肢各4個(gè)螺栓,2個(gè)與上部立桿相連,2個(gè)與下部立桿相連。

可調(diào)支座設(shè)置于支撐底部,用于調(diào)節(jié)支撐的垂直度,避免因地面不平整導(dǎo)致支撐初始偏心過(guò)大而影響極限承載力;同時(shí),還可以進(jìn)行支撐整體高度的微調(diào)以適應(yīng)結(jié)構(gòu)層高?？烧{(diào)支座由直徑45 mm帶外螺紋的圓鋼與內(nèi)徑45 mm帶內(nèi)螺紋的圓鋼管組成,與支撐立桿采用角焊縫滿(mǎn)焊連接。詳細(xì)尺寸如圖2所示。

圖2 細(xì)部構(gòu)造(mm)

2 加載制度和測(cè)點(diǎn)布置

2.1 試驗(yàn)裝置

采用3個(gè)液壓千斤頂在支撐頂部獨(dú)立施加集中荷載,油泵通過(guò)油管與3個(gè)液壓千斤頂相連,使每個(gè)千斤頂可以獨(dú)立控制,試驗(yàn)裝置如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)裝置

將3個(gè)液壓千斤頂分別放置在GL-1上,對(duì)應(yīng)加載點(diǎn)1、2、3,分別模擬一側(cè)板荷載、梁上荷載、另一側(cè)板荷載,鋼梁GL-1可以將其受到的3個(gè)千斤頂集中力轉(zhuǎn)化為均布荷載,傳遞到支撐桿件上,從而來(lái)模擬支撐體系在實(shí)際工作中的受力狀態(tài)[11-15]。加載時(shí),千斤頂上部頂在反力架橫梁下部,千斤頂下部頂在H形分配梁上,通過(guò)反力架橫梁及其連接的立柱及柱底的地錨來(lái)提供反力,加載點(diǎn)位置如圖4所示。

2.2 加載方案

加載過(guò)程分為5個(gè)階段,每級(jí)加載穩(wěn)定2 min,觀察支撐有無(wú)異常,記錄構(gòu)件應(yīng)變和變形,具體加載步驟為

① 第1階段,分3級(jí)施加混凝土梁自重(加載點(diǎn)2),每級(jí)6 kN(1～3級(jí));然后分2級(jí)梁上加活載,每級(jí)4.5 kN(4～5級(jí));最后卸載至16 kN(6級(jí))。

② 第2階段,在第1階段基礎(chǔ)上,分4級(jí)施加一側(cè)混凝土板荷載(加載點(diǎn)1),每級(jí)6.0 kN(7～10級(jí));然后分11級(jí)板上加活載,每級(jí)6.5 kN(11～21級(jí));最后分2級(jí)梁上加活載,每級(jí)4.5 kN(22～23級(jí))。

③ 第3階段,在第2階段基礎(chǔ)上,分4級(jí)施加另一側(cè)混凝土板荷載(加載點(diǎn)3),每級(jí)6.0 kN(24～27級(jí));分11級(jí)板上加活載,每級(jí)6.5 kN(28～38級(jí))。

④ 第4階段,在第3階段基礎(chǔ)上,分5級(jí)同時(shí)在梁上和板上施加荷載,梁上每級(jí)施加1 kN,板上每級(jí)施加5 kN(39～43級(jí))。

⑤ 第5階段,在第4階段基礎(chǔ)上,按第43級(jí)荷載的10%,同時(shí)在梁上和板上施加荷載,直至試件破壞(44級(jí)及以上)。

2.3 測(cè)點(diǎn)布置

為詳細(xì)研究支撐的受力狀態(tài),在支撐底部布置4個(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)量支撐水平方向位移;在頂部布置4個(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)量支撐水平方向和豎向位移。

在支撐頂部和底部每個(gè)立桿角鋼上各粘貼2個(gè)電阻應(yīng)變片,在支撐上下段連接角鋼上各粘貼2個(gè)電阻應(yīng)變片,用應(yīng)變采集儀得到各級(jí)荷載下的應(yīng)變,詳細(xì)位置如圖5所示,所有應(yīng)變片布置方向與桿件長(zhǎng)度方向相同[16-20]。

圖5 測(cè)點(diǎn)布置

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

試件1加載第1階段,架體中的空隙被完全壓緊,支撐整體沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變化,僅有輕微的擠壓聲音;加載第2階段,支撐底部沒(méi)有明顯移動(dòng),頂部往西側(cè)發(fā)生輕微傾斜,螺栓連接處在加載過(guò)程中擠緊發(fā)出聲響;加載第3階段,支撐整體往東側(cè)回正,同時(shí)發(fā)生清脆的聲響;加載第4階段,支撐發(fā)生輕微扭轉(zhuǎn);加載第5階段,支撐往西發(fā)生明顯側(cè)移,當(dāng)加載至50級(jí)時(shí),加載點(diǎn)1荷載204.85 kN,加載點(diǎn)2荷載51.00 kN,加載點(diǎn)3荷載204.85 kN,支撐底部西側(cè)兩根立桿壓屈破壞,架體失去承載力,最終荷載總和為460.70 kN(圖6)。

圖6 試件1桿件壓屈破壞

試件2加載第1至4階段的情況與試件1相同。加載第5階段,支撐往西發(fā)生明顯側(cè)移,當(dāng)加載至49級(jí)時(shí),加載點(diǎn)1荷載192.80 kN,加載點(diǎn)2荷載48.00 kN,加載點(diǎn)3荷載192.80 kN,支撐底部西側(cè)兩根立桿壓屈破壞,架體失去承載力,最終荷載總和為433.60 kN(圖7)。

圖7 試件2桿件壓屈破壞

3.2 荷載-位移曲線(xiàn)

支撐頂部荷載-位移曲線(xiàn)如圖8所示。支撐頂部水平方向位移如圖9所示。支撐底部荷載-位移曲線(xiàn)如圖10所示。

圖8 支撐頂部荷載-位移曲線(xiàn)

圖10 支撐底部荷載-位移曲線(xiàn)

3.2.1 支撐頂部橫向位移

由圖8(a)和8(b)可知:支撐頂部橫向位移的曲線(xiàn)變化與加載階段相對(duì)應(yīng),分為5個(gè)階段,第1階段支撐頂部橫向位移隨著荷載的增大而增大。當(dāng)加載至6級(jí)時(shí),試件1向東最大橫向位移2.69 mm,試件2向東最大橫向位移2.43 mm。

第2階段架體偏心加載,隨著荷載增大,逐漸抵消第1階段橫向位移。當(dāng)加載至21級(jí)時(shí),試件1向西最大橫向位移2.00 mm,試件2向西最大橫向位移1.82 mm。

第3階段支撐頂部反向開(kāi)始向東傾斜,隨著荷載增大,逐漸抵消第2階段橫向位移。當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),試件1向東最大橫向位移5.64 mm,試件2向東最大橫向位移4.87 mm。

第4階段支撐頂部繼續(xù)向東傾斜,位移發(fā)展速度比第3階段慢。當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),試件1向東最大橫向位移6.56 mm,試件2向東最大橫向位移5.67 mm。

第5階段支撐頂部繼續(xù)向東傾斜,位移發(fā)展速度加快。當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,橫向位移突然加速增大,試件1向東橫向位移11.41 mm,最大橫向位移為支撐高度的0.34%;試件2向東橫向位移9.86 mm,最大橫向位移為支撐高度的0.26%。

3.2.2 支撐頂部縱向位移

由圖8(c)和8(d)可知:第1階段支撐頂部發(fā)生輕微扭轉(zhuǎn),支撐西側(cè)向南側(cè)傾斜,支撐東側(cè)向北側(cè)傾斜,位移隨著荷載的增大而增大。當(dāng)加載至6級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移0.19 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.05 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移0.20 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.07 mm。

第2階段支撐頂部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,由于架體加載偏心,支撐西側(cè)位移發(fā)展速度比東側(cè)快。當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移1.41 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.42 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移1.50 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.44 mm。

第3階段支撐頂部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,支撐東側(cè)位移發(fā)展速度比西側(cè)快。當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移1.57 mm,東側(cè)向北最大縱向位移1.58 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移1.58 mm,東側(cè)向北最大縱向位移1.60 mm。

第4階段支撐頂部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,位移發(fā)展速度比第3階段慢。當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移1.80 mm,東側(cè)向北最大縱向位移1.71 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移1.84 mm,東側(cè)向北最大縱向位移1.63 mm。

第5階段支撐頂部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,且位移發(fā)展速度比前4階段快。當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,縱向位移突然加速增大,試件1西側(cè)向南最大縱向位移3.05 mm,東側(cè)向北最大縱向位移2.72 mm,最大縱向位移僅為支撐高度的0.092%;試件2西側(cè)向南最大縱向位移2.85 mm,東側(cè)向北最大縱向位移2.46 mm,最大縱向位移僅為支撐高度的0.075%。

3.2.3 支撐頂部豎向位移

由圖8(e)和8(f)可知:第1階段支撐頂部發(fā)生向下豎向位移,位移隨著荷載的增大而增大。當(dāng)加載至6級(jí)時(shí),試件1頂部最大豎向位移0.13 mm;試件2頂部最大豎向位移0.11 mm。

第2階段支撐頂部豎向位移繼續(xù)發(fā)展,由于架體加載偏心,支撐頂部西側(cè)豎向位移發(fā)展速度比東側(cè)快。當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),試件1頂部西側(cè)最大豎向位移1.54 mm,東側(cè)最大豎向位移0.57 mm;試件2頂部西側(cè)最大豎向位移1.50 mm,東側(cè)最大豎向位移0.68 mm。

第3階段支撐頂部豎向位移繼續(xù)發(fā)展,由于架體加載偏心,支撐頂部東側(cè)豎向位移發(fā)展速度比西側(cè)快。當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),試件1頂部西側(cè)最大豎向位移1.62 mm,東側(cè)最大豎向位移1.82 mm;試件2頂部西側(cè)最大豎向位移1.70 mm,東側(cè)最大豎向位移2.10 mm。

第4階段支撐頂部豎向位移繼續(xù)發(fā)展,發(fā)展速度略微加快。當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),試件1頂部最大豎向位移2.21 mm,試件2頂部最大豎向位移2.52 mm。

第5階段支撐頂部豎向位移繼續(xù)發(fā)展,且發(fā)展速度加快。當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,豎向位移突然加速增大,試件1頂部最大豎向位移3.40 mm,最大豎向位移僅為支撐高度的0.100%;試件2頂部最大豎向位移3.76 mm,最大豎向位移僅為支撐高度的0.099%。

3.2.4 支撐底部橫向位移

由圖10(a)和10(b)可知:支撐底部橫向位移的曲線(xiàn)變化與加載階段相對(duì)應(yīng),分為5個(gè)階段,第1階段橫向位移明顯,位移隨著荷載的增大而增大。試件1發(fā)生輕微扭轉(zhuǎn),支撐底部南側(cè)向西傾斜,北側(cè)向東傾斜,當(dāng)加載至6級(jí)時(shí),支撐南側(cè)向西最大橫向位移0.23 mm,北側(cè)最大橫向位移0.43 mm;試件2未發(fā)生扭轉(zhuǎn),支撐底部向西發(fā)生傾斜,當(dāng)加載至6級(jí)時(shí),支撐向西最大橫向位移0.59 mm。

第2階段架體加載偏心,試件1底部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,速度緩慢,當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),支撐底部南側(cè)向西最大橫向位移0.74 mm,北側(cè)向東最大橫向位移0.57 mm;試件2底部繼續(xù)向西傾斜,當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),支撐底部向西最大橫向位移0.91 mm。

第3階段試件1扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,速度緩慢,當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),支撐底部南側(cè)向西最大橫向位移0.65 mm,北側(cè)向東最大橫向位移0.59 mm;試件2底部反向開(kāi)始向東傾斜,抵消第1、2階段部分橫向位移,當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),支撐底部向西最大橫向位移0.69 mm。

第4階段試件1扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,速度緩慢,當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),支撐底部南側(cè)向西最大橫向位移0.75 mm,北側(cè)向東最大橫向位移0.62 mm;試件2發(fā)生扭轉(zhuǎn),支撐底部南側(cè)向西側(cè)移,北側(cè)向東側(cè)移,當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),支撐底部南側(cè)向西最大橫向位移0.36 mm,北側(cè)向西最大橫向位移0.63 mm。

第5階段支撐扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)繼續(xù)發(fā)展,速度加快,當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,橫向位移突然增大,試件1底部南側(cè)向西最大橫向位移1.28 mm,北側(cè)向東最大橫向位移0.95 mm,最大橫向位移僅為支撐高度的0.039%;試件2底部南側(cè)向西最大橫向位移0.56 mm,北側(cè)向西最大橫向位移0.29 mm,最大橫向位移僅為支撐高度的0.015%。

3.2.5 支撐底部縱向位移

由圖10(c)和10(d)可知:第1階段支撐底部發(fā)生輕微扭轉(zhuǎn),支撐西側(cè)向南傾斜,支撐東側(cè)向北傾斜,位移隨著荷載的增大而增大。當(dāng)加載至6級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移0.11 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.02 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移0.27 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.05 mm。

第2階段支撐底部扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)發(fā)展,由于架體加載偏心,支撐西側(cè)位移發(fā)展速度比東側(cè)快。當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移0.79 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.18 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移0.69 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.40 mm。

第3階段支撐底部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,支撐東側(cè)位移發(fā)展速度比西側(cè)快。當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移0.79 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.48 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移0.85 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.56 mm。

第4階段支撐底部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,位移發(fā)展速度比第3階段慢。當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),試件1西側(cè)向南最大縱向位移1.09 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.55 mm;試件2西側(cè)向南最大縱向位移1.08 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.69 mm。

第5階段支撐底部扭轉(zhuǎn)繼續(xù)發(fā)展,且位移發(fā)展速度比前4階段快。當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,縱向位移突然加速增大,試件1西側(cè)向南最大縱向位移1.48 mm,東側(cè)向北最大縱向位移0.90 mm,最大縱向位移僅為支撐高度的0.045%;試件2西側(cè)向南最大縱向位移1.43 mm,東側(cè)向北最大縱向位移1.06 mm,最大縱向位移僅為支撐高度的0.038%。

3.3 荷載-應(yīng)變曲線(xiàn)

以應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo),荷載級(jí)為縱坐標(biāo),繪制桿件的應(yīng)變隨荷載的變化情況,如圖11所示。

圖11 支撐荷載-應(yīng)變曲線(xiàn)

3.3.1 支撐頂部立桿應(yīng)變

由圖11(a)和11(b)可知:支撐頂部立桿應(yīng)變的曲線(xiàn)變化與加載階段相對(duì)應(yīng),分為5個(gè)階段,第1階段立桿的應(yīng)變隨著荷載的增大而增大。當(dāng)加載至5級(jí)時(shí),試件1立桿最大應(yīng)變?yōu)?81.93×10-6(測(cè)點(diǎn)04),試件2立桿最大應(yīng)變?yōu)?78.95×10-6(測(cè)點(diǎn)04)。

第2階段由于加載偏心,支撐頂部西側(cè)立桿應(yīng)變?cè)龃?東側(cè)立桿應(yīng)變保持不變。當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),試件1西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?350.12×10-6(測(cè)點(diǎn)02),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?81.24×10-6(測(cè)點(diǎn)04);試件2西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?337.39×10-6(測(cè)點(diǎn)02),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?78.28×10-6(測(cè)點(diǎn)04)。

第3階段由于加載偏心,支撐頂部東側(cè)兩根立桿應(yīng)變?cè)龃?西側(cè)立桿由于頂部千斤頂在長(zhǎng)時(shí)間保持荷載時(shí)不可避免地發(fā)生荷載下降,導(dǎo)致應(yīng)變略有下降。當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),試件1西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?353.64×10-6(測(cè)點(diǎn)02),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?348.26×10-6(測(cè)點(diǎn)03);試件2西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?321.78×10-6(測(cè)點(diǎn)02),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?323.74×10-6(測(cè)點(diǎn)03)。

第4階段支撐頂部立桿應(yīng)變繼續(xù)增大,當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),試件1立桿最大應(yīng)變?yōu)?471.03×10-6(測(cè)點(diǎn)02),試件2立桿最大應(yīng)變?yōu)?453.90×10-6(測(cè)點(diǎn)02)。

第5階段支撐頂部立桿應(yīng)變繼續(xù)增大,且速度加快。當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,試件1立桿最大應(yīng)變?yōu)?797.08×10-6(測(cè)點(diǎn)03),試件2立桿最大應(yīng)變?yōu)?698.70×10-6(測(cè)點(diǎn)02)。

3.3.2 支撐底部立桿應(yīng)變

由圖11(c)和11(d)可知:支撐底部立桿應(yīng)變的曲線(xiàn)變化與加載階段相對(duì)應(yīng),分為5個(gè)階段,第1階段立桿的應(yīng)變隨著荷載的增大而增大。當(dāng)加載至5級(jí)時(shí),試件1立桿最大應(yīng)變?yōu)?147.68×10-6(測(cè)點(diǎn)01),試件2立桿最大應(yīng)變?yōu)?104.35×10-6(測(cè)點(diǎn)01)。

第2階段由于加載偏心,支撐底部西側(cè)立桿應(yīng)變?cè)龃?東側(cè)立桿應(yīng)變保持不變。當(dāng)加載至23級(jí)時(shí),試件1西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?718.63×10-6(測(cè)點(diǎn)01),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?77.04×10-6(測(cè)點(diǎn)04);試件2西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?662.78×10-6(測(cè)點(diǎn)01),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?70.97×10-6(測(cè)點(diǎn)04)。

第3階段由于加載偏心,支撐底部東側(cè)立桿應(yīng)變?cè)龃?西側(cè)立桿由于頂部千斤頂在長(zhǎng)時(shí)間保持荷載時(shí)不可避免地發(fā)生荷載下降,導(dǎo)致應(yīng)變略有下降,當(dāng)加載至38級(jí)時(shí),試件1西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?652.35×10-6(測(cè)點(diǎn)01),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?461.58×10-6(測(cè)點(diǎn)04);試件2西側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?577.46×10-6(測(cè)點(diǎn)01),東側(cè)立桿最大應(yīng)變?yōu)?461.58×10-6(測(cè)點(diǎn)04)。

第4階段支撐底部4根立桿應(yīng)變繼續(xù)增大,當(dāng)加載至43級(jí)時(shí),試件1立桿最大應(yīng)變?yōu)?823.10×10-6(測(cè)點(diǎn)01),試件2立桿最大應(yīng)變?yōu)?794.63×10-6(測(cè)點(diǎn)01)。

第5階段支撐底部立桿應(yīng)變繼續(xù)增大,且速度加快。當(dāng)試件1加載至50級(jí)、試件2加載至49級(jí)時(shí),支撐底部西側(cè)立桿屈服,試件1立桿最大應(yīng)變?yōu)?1 145.96×10-6(測(cè)點(diǎn)01),試件2立桿最大應(yīng)變?yōu)?1 181.01×10-6(測(cè)點(diǎn)01)。

3.3.3 支撐連接角鋼應(yīng)變

由圖11(e)和11(f)可知:支撐連接角鋼應(yīng)變的變化曲線(xiàn)在加載過(guò)程中出現(xiàn)兩種情況,一種為應(yīng)變隨著荷載的增大而增大,第二種為應(yīng)變先增大再減小再次增大。

試件2中測(cè)點(diǎn)12應(yīng)變隨著荷載的增大而增大,為第一種情況,原因有二:一是連接角鋼通過(guò)上下兩個(gè)螺栓與立桿連接直接受力,此時(shí)連接角鋼與立桿之間無(wú)相對(duì)滑移;二是連接角鋼僅通過(guò)下部螺栓與立桿連接受力,此時(shí)下部螺栓作用類(lèi)似于插銷(xiāo)。

試件1中測(cè)點(diǎn)10應(yīng)變先增大再減小再次增大,為第二種情況。加載級(jí)為1～10時(shí),應(yīng)變隨著荷載的增大而增大,此時(shí)連接角鋼通過(guò)上下兩個(gè)螺栓與立桿連接直接受力,角鋼受壓,應(yīng)變?cè)龃?當(dāng)加載級(jí)達(dá)到10級(jí)時(shí),連接角鋼與立桿產(chǎn)生滑移,應(yīng)變發(fā)生突變降低;當(dāng)加載級(jí)為11～50時(shí),應(yīng)變?cè)俅坞S著荷載的增大而增大,產(chǎn)生滑移后連接角鋼通過(guò)下部螺栓與立桿連接受力,此時(shí)下部螺栓作用類(lèi)似于插銷(xiāo)。

3.4 極限承載力

取結(jié)構(gòu)破壞前一級(jí)荷載作為結(jié)構(gòu)的極限承載力,試件的極限承載力如表2所示。由表2可知:試件1極限承載力比試件2大6.25%,試件1極限承載力大的原因是支撐高度比試件2低0.5 m。

表3 極限承載力

4 結(jié)論

1)當(dāng)其他條件不變時(shí),支撐體系整體高度越高,極限承載力越小。

2)支撐體系荷載-位移、荷載-應(yīng)變的變化與加載方式相對(duì)應(yīng),偏心加載時(shí),支撐水平位移方向相應(yīng)變化,并且水平位移的同時(shí)伴隨著扭轉(zhuǎn),說(shuō)明所設(shè)計(jì)支撐體系與常用滿(mǎn)堂搭設(shè)腳手架支撐體系受力性能不同。

3)支撐體系立桿應(yīng)變較大,立桿底部應(yīng)變與頂部應(yīng)變相比增大較小,立桿為支撐體系的主要受力桿件。

4)支撐均是底部桿件局部屈曲而喪失承載力,支撐體系的極限承載力達(dá)到預(yù)期要求,驗(yàn)證了支撐設(shè)計(jì)的合理性。