碗扣式支撑架在混凝土浇筑过程中承载力变化分析.pdf

一 I AC220V 线一 ~ 教 _ 测 点畏i点 点 曩l熹 测 点 —_———-一 图 3 变形监测系统 2 ． 4测点布置 根据数值模拟结果和以往高支模监测经验， 监测 点 ( D H 1 2 0 5应变计 ) 布置在立杆上端及根部和部分 纵横水平杆上 ， 应力监测点见图 4 ， 变形监测点见图 5 。 {f I l l l l l f l l I 8 I I l l l l I l l l I I} 肴 l } I I I I l I f { 工 { }I}I I } }I l f f f I I l L 2= 上 』一 J 』 L JH 上 Ⅱ —L L L l I — —[ 一 』 一上Ⅱ 6 —— 一 『 一 j ‘ ●—— 一 r一 r _ r r — — r ’ r — — 厂 ● 一 2 3 L g(- 舟 一 — 一 一 口 一 T— — = — — 一 一 — — - — 一 一 2 一 图 4 应力监测点 图 5变形 监测 点 2 ．5 数据分析 实时监测数据每 3 0 0 S采集一组 ， 由于数据众多 ， 每 2 h抽取一组数据进行记录。 ①负二层混凝土浇筑过程支架受力可分为以下 4个阶段，负二层顶板浇筑过程 (I 阶段 ) 、混凝土 初凝和硬化过程(Ⅱ 阶段) ； 负一层顶板浇筑过程( Ⅲ 阶段 ) 、混凝土初凝和硬化过程 ( Ⅳ阶段 ) 。监测结果 见图 6 ～ 图 1 O 。 ～～ 1 m II m I V阶 段 苗 ===二 鼎 广 凸 ／ | Ⅲ — — r 5 0 ． 0 0 —+ ⋯ ， ＼ ^ ＼～ ／l 弋 ／一＼弋 一 S L ] ＼ j 一 I 一 『 一 、 - _ 一 f uw IlI I I I J I I I I I I I● I I f I I I I I I I I I I I ⋯翘 4 6 7 R日 I ( H 1 1， 1 1 4 1 ．5 16 1 7 1 R l f ~ P fl 篇刃 购m 船 监 督 次数 图 6 负二层立杆 ( 梁下 J 应变变化曲线 2 0 1 5 ／ 7 ／ 1 2 0 l 5 ／ 7 ／ 2 0i 5 1 8 ／ 2 0 1 5 ／ 8 ／ m 0 0 世1 4 n 0 0 I 阶 段 I I 阶 段 m 阶 段 n ， 阶 爵 1m 0 0 I 1 咂0 0 ＼ 龇∞ 《 融 ∞ f { 一 4 n 0 0 f ^ ～ — m0 0 l ， ＼ ．八一 一 n ∞。 | y - - ． —m 0 0 4 ’ 8 ⋯ 9 1 01 l 1 2 1 3 H1 5 I 6 l 7 l 8 l 9 加 2 l 挖盈烈2 5 弱2 7 招2 9 3 0 3 1 3 2 Y 蠊 督 次 数 m00 图 7 负二层立杆 ( 梁下 ) 应变变化曲线 口 口 凿 蒸 囝 _ 2 0 1 5 ／ 7 2 01 5 ／ 7 2 01 5 ／ 8 2 0 1 5 ／ 8 图 8 负二层水平杆 ( 梁下 )应变变化曲线 2 0i 5 1 7 1 2 O l 5 ／ 7 2 0 i 5 ／ 8 2 01 5 ／ 8 髫 蛾 oo 1v W I & 3 O ． 0 O 』 入 2 0 ． 0 0 | ／1 ／＼ l n0 0 == = r 7 _ I 一 Q∞ ． 5 。 。6 7 。 。8 9 ’ — 厂 1 — 1 0 l L l 1 2 豁H僧 1 6 1 7 培lg 2 0 殂 盟2 3 2 4 2 5 2 6 2 8 2 9 3 0 3 】 3 2 ⋯ 。 - 1 0 ． O 0 ． | 豁 督 次 数 啦∞ 人 ／ - 30 ．00 ， V -4 0 ． 0 0 图 9 负二层水平杆 ( 侧墙 )应变变化曲线 2 0 l 5 ／ 7 2 0 1 5 ／7 2 01 5 ／ 8 ／ 2 0 1 5 ／ 8 ／ m 0 0 1 r 拨 。 儿 } 段 。 I I l 阶 段 IV 阶 段 ： ～ 一 △ 2 0 ． 0 C 一 ＼ 一 ^ 一 — 岫 ： r、 、 ^ ^／ 、 I qO ． O C 。 啊 1 1 19 2 f 2 I‘ 墨 硝 一 1 一 ： y ～ Sm 一 ： 监 督 次数 一 m 图 1 0负二层水平杆 ( 侧墙 ) 应变变化曲线 ②负一层混凝土浇筑过程支架受力可分为以下 2 个阶段，负一层顶板浇筑过程 ( Ⅲ阶段 ) 、混凝土 2 0 I 5 ／ 8 ／ 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 21 图 1 2 负一层立杆 ( 梁下 ) 应变变化曲线 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 5 m o o 4 0 ． 0 0 翅 m0 0 ／ m 0 D ／ ／＼ 10 ． 0 0 ． ／ 0 ． 0 0 - 、厂√ 厂 一 一 F }n 一 -1(1 O 0 5 ’ 6 ’ 7 。 8 1 0 。 1 l l 2 l 3 1 4 ～ F } f1 ． 啦0 0 ＼． ／ 监 督 次 数 -3 0 ． 0 0 ＼ ／ ， ＼／ -4 0 ． ( B V -5 0 ． C 0 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 1 图 1 3 负一层水平杆 ( 梁下 J 应变变化 曲线 2 01 5 ／ 8 ／ 2 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 5 0 0 Ⅱ1 WI Ⅸ ~- 4 o ．o o m 0 0 厂＼＼ 2 o ． o e ； ＼ 。、 。 1n0 0 ／ 一 F呓 0 ． 0 0 。 { r 一 靴 l 。 毕 8。 l l I l 。 1_ ／ 1 3 。 l 4 。 一 10 ． ti c 、／ V 监督次数 初凝和硬化过程 ( Ⅳ阶段 ) 。 监测结果见 图 1 1 图 l 5 。 2 O 1 5 ／ 8 ／ 21 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 5 龇0 0 m0 0 ／ 瞰 ∞ ／ ； m 0 0 八 m 0 。 ， — 一F l m 0 0 } ， 、 ～F 1 雏0 0 J ， 、 ln ∞ 监督 次 数 图 1 1负一层立杆 ( 梁下 ) 应变变化 曲线 _ 4 - 6 图 1 4 负一层水平杆 ( 侧墙 ) 应变变化曲线 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 2 2 0 1 5 ／ 8 ／ 2 5 4 5 6 7 8 9 ／ 1 o 1 4一 F H l _ 6 一 F m _ 8 图 1 5 负一层水平杆 { 侧墙 ) 应变变化 曲线 詈 苗 _与 ．用 土￡I I 昔 从曲线图可以看出支架系统受力的以下特点： ①立杆上端受力要大于下端， 水平杆应力普遍较 小， 随着混凝土的硬化，自身刚度增大， 杆件应力不 断减小 ， 并趋于稳定。 我们知道， 当荷载施加在支撑 体系上后， 剪刀撑约束了立杆， 使部分竖向荷载由剪 刀撑往下传递， 从而使立杆上端受力要大于下端。 所 以对于高支脚手架， 顶部水平杆步距应适当小于下部 水平杆，即顶部水平杆应加密。 ②负一层混凝土浇筑对负二层支架杆件产生的 应力变化很小， 主要原因是 ： 到负一层混凝土浇筑前， 负二层浇筑的混凝土梁下底板 和腹板 已有足够的强 度 ， 已经可以承载负一层浇筑的混凝土的部分 自重荷 载，所以负二层杆件支架的变形变化很平稳。 ③各监测点应力变化总的趋势基本一致， 加载时 支架杆件应力增大明显， 随着混凝土刚度增大， 支架 所受荷载不断释放， 支架杆件应力不断减小。 刚浇筑 完 ，顶部杆件变形最大 ， 很快趋于稳定 ；其它杆件变 形很小， 较第一次浇筑期更敏感。混凝土浇筑期， 各 杆件变形在允许范围内， 未出现异常情况 ， 支架能够 安全工作。 箱梁底模处支架变形最大， 很快达到稳定； 同一方 向杆件变形趋势一致 ， 纵 向与横向杆件受外界 因素影响较大 ，变形不稳定。监控过程 中， 应重点观 察支架竖向变形 ， 横向与纵向杆件敏感性较大， 亦不 能忽视对其监控。 总之， 整个箱梁现浇过程中， 支架 变形均未出现异常情况 ，处于安全工作状态。 ④混凝土构件成型后， 支架杆件受到梁、 板约束 作用 ， 不能将应力完全的释放。 从监测结果可以看出， 各立杆和水平杆仍保持在受力状态， 应力值大都不超 过 4 MP a 。 ⑤各监测点应力值均未超过钢材的材料屈服限 值的 2 0 ％， 变形监测值未超过规范限值， 表明整个施 工过程是安全可靠的； 结构成型后， 杆件内残余应变 不超过 3 0 ￡( 亦即 l O m高的立杆，仅有 0 ．3 m m的 变形量 ) ，由此可知 ， 结构最终位移与设计有较高的 吻合度 。 在整个施工过程 中， 施工过程 中的荷载是动态荷 载， 具有不确定性， 如混凝土浇筑过程中混凝土泵管 的水平周期性冲击作用、混凝土下落的垂直冲击作 用 、 混凝土振捣时混凝土振捣棒 的震动作用 、 混凝土 浇筑路径以及时间对支模架中杆件轴力的大小都有 着显著的影响。 此外还有一些其他因素的影响： 仪器 自身的精度、 温度变化产生的误差， 这些都会导致监 测结果的异常。 3 结束语 本文结合混凝土浇筑过程 中对碗扣式脚手架杆 件监测的数据分析可以得出以下结论： 上部立杆和水 平杆受力明显要比下部杆件要大；在脚手架搭设时， 要严格按规定操作， 拧紧各碗扣接头处限位销， 既要 考虑杆件压应力， 还要考虑立杆受拉的情况； 在混凝 土浇筑时 ， 尽可能均匀对称浇筑 ， 避免荷载过多的集 中在某一部分； 当上部荷载较大时， 可以通过减小上 部杆的步距的方法来提高上部立杆承载力 ， 保证支架 的安全。 希望相应 的检测方法和研究结论能为类似的 过程提供借鉴和帮助。 参考文献 [ 1 ]侯杰．新型高强碗扣式高支模架系统受力性能监测及分析[D 】 ．郑州：郑 州大学 ，2 0 1 4 ． 『 2 ]陈永瑞． 碗扣式模板支撑架设计及施工监控【 D ] ．西安 ：长安大学 ，2 0 1 1 ． 『 3 ]3 辛克贵 ，黄勋，沈邕 ，金同乐． 碗扣式钢管模板支撑架足尺模型承载力 试验研究I j 】 ．施工技术，2 0 1 0( 1 2 ) ：6 7 — 7 0 ． [ 4 ] 衣振华． 碗扣式脚手架支撑在桥梁施工中倒塌的原因及对策【 J ] ． 工业建 筑 ，2 0 0 6( 3 ) ：1 0 5 — 1 0 7 ． 『 5 】5 郭凯，王海 ，崔爱珍 ，亓立刚． 楼板浇筑过程中脚手架支撑系统施工监 测及数值分析【 j 】 施 工技术 ，2 0 1 5( 7 ) ：2 2 ． 『 6 】 高秋利． 碗扣式钢管脚手架和支撑架受力性能试验与分析【 D ] ． 天津 ：天 津大学 ，2 0 1 1 ． 【 7 】杨洋． 大跨高耸脚手架支撑体系的研究【D ] ．重庆：重庆大学 ，2 0 0 4 ． 皇 口 舞 ! i n