碗扣式脚手架的传力规律分析范文

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《佳木斯大学学报》2017年第4期

摘要:以安徽的某一地铁项目做为基础来进行展开和研究，在实验室，对碗扣式模板支架承载力进行了一些相关试验，在探究了碗扣式钢管支架在承受竖向荷载时，观察支架中立杆和横杆一些应力变化，还有支架体系从上到下的传递方式和规律，节点连接及受力性质，由此来得到支架受力最重的杆件，为之后的设计及施工搭设提供了参考。在实验室对碗扣式支架进行了一些相关试验，得到了一些重要的的试验数据和结果，为碗扣式支撑体系理论分析提供了试验和监测两种数据。

关键词:碗扣式脚手架;试验;监控;缺陷分析;承载力

0引言

二十世纪六十年代，好多的支架都是用竹木来完成的，但这脚手架缺少安全网的防护，而且大面积建筑时设有防护围栏几乎都用藤条为材料编制而成的，因为取材便宜而被使用很广，但其制作材料复杂，耗资和工作量都不小，使其现在难以支撑现代化大型建筑体系的使用。随后一度开始应用扣件式钢管脚手架，扣件式钢管脚手架具有装拆方便、运输简便、等特征，然而由于扣件式钢管脚手架也有不少缺点，比如安全性不好、施工效率低下，使得扣件式钢管脚手架难以满足如今的大型复杂建筑体系的要求。我国在八十及九十年代从国外引进了门式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、楔紧式脚手架及国外先进技术，比如圆盘式钢管脚手架，插销式钢管脚手架，轮扣式脚手架以及各种类型的爬架。其中，碗扣式钢管脚手架是大量推广且应用最多，一直到如今，仍然有很多地区及工程在大量应用碗扣式钢管脚手架，尤其在高架桥梁和一系列高层建筑施工中。

1碗扣式脚手架的试验研究

主要探究碗扣式钢管支架在竖向荷载受力之下，立杆和水平杆应力的传递形式和规律，以及节点连接性质，由此找到支撑体系中那个受荷载最大的杆件。

1．1实验支架的搭设和布置

此体系共有二十五根立杆，横纵均为四根体系，支架的步距为1200mm，立杆的间距为900mm，架顶高5000mm，天杆搭设高度为500mm，地杆离地面高度为300mm，顶层和底层布置水平斜支撑，架体四周均设置竖向斜支撑。支架材料均用48×3．2mm钢管搭设，材质为Q235。

1．2实验器材

加载装置:液压千斤顶(100t)，分配梁，电动油泵，反力架及反力梁等。测试仪器:DH3816NET静态应变测系统，DH1205应变计，UPM－50容栅位移传感器，压力传感器等。试验主要用到的仪器设备包括9个DH1205表面应变计，1台台式电脑及1台笔记本电脑，钳子、剪刀、抛光机、卷尺以及配电盘各两个。

1．3加载步骤

(1)初始加载至5t，持荷十分钟后开始卸载;

(2)正式加载至5t以后，按每级5t加载，每级荷载持荷十分钟;

(3)当架体有明显屈曲变形后，按每级1．5t加载，每级荷载持荷十分钟;

(4)若持荷过程中，应变值慢慢增大，视作支架进入屈服阶段，此时的荷载值为极限荷载;

(5)荷载分两次卸载。

(6)在加载过程中，每一次施加荷载结束待支架杆件受力稳定之后，开始记下每一个测点应变值和位移值;

(7)当每一次卸载结束时，开始记下每一个测点残余应变值和残余位移值。

2实验的测点布置

各个测试点布置原则:依据此次试验要求，应变计的布置位于于节点处，立杆和水平杆上，应变计布置见图1;光纤整个回路长度约八十米，布置于立杆和水平杆，约占架体总杆件数量的一半。试验安全依据位移变形程度来把握的，变形测点在架体上方。

3实验结果研究

3．1立杆受力分析

立杆是支撑体系中最主要的承重杆件，因为受到一定程度的水平杆件的约束作用，与单杆轴心受压特点有较大的出入。

(1)加荷载至530kN时，在此过程中，各立杆应变值逐渐增高，此时的支架达到了极限承载力(临界荷载)。

(2)立杆L2、L4、L5、L6、L7、L8、L9均是受压的，且顶部立杆L5、L7、L9都承受压力作用，由高度不相同立杆的C区L4和L5、D区L6和L7、E区L8和L9知，立杆的应力是随着高度方向不断变大的;因为支撑体系在受到竖向荷载作用后，与它相连的各个杆件会有荷载会传递，剪刀支撑上受到的内力会传到支撑另一连接端，其中最后有一部分是通过剪刀撑传到基础。所以，在由立杆上端向下端传递荷载的过程中，由于剪刀撑的作用，下部立杆的内力会逐渐减少。

(3)立杆L1是负值，主要原因荷载加载过程中存在偏心，且杆件存在初始缺陷，还有可能是方木的刚度没达到要求，从而支架体系受力不均，从而使边缘立杆翘曲。

(4)不同立杆相同高度的L1、L2、L4、L6、L8以及L5、L7、L9知，相邻立杆轴向变形不一样，边缘立杆的应力受力小于中间立杆，其中，中间立杆L5应力达到83．7KN，比其他所有立杆都要大，L5杆件是受力最大的，同样L5杆件也是最危险的，其原因是受支架的初始缺陷加上荷载偏心等因素的影响，使得各立杆所受到荷载并不均匀，其他立杆受荷面积均小于中间立杆，使得相邻立杆轴向变形不一样。

3．2水平杆受力分析

碗扣式支架纵横向杆件通过节点将各立杆链接成一个完整个体，在提高支撑体系的稳定性和极限承载力方面，是一个重要组成部分。从表1可以看出:在试验加载的初级阶段，杆件的变形不大，主要原因立杆在竖向平面内受力几乎不受水平杆的影响，由于支架只承担竖向荷载，不考虑各种水平荷载，支架横杆与立杆的连接点处又偏向铰接，竖向荷载几乎由立杆和剪刀撑来承担，其中大部分荷载由立杆来承担，因此横杆得出的数据很小，到了试验的后期阶段，支架体系荷载不断增加，当荷载足够大时，立杆开始受压弯曲，水平杆限制了立杆的相对位移，则部分水平杆受力开始增加。

3．3节点受力特征分析

(1)在支架体系的水平方向，其纵横向水平杆都承受了较小的弯矩(扭矩)，所以，在满堂支撑脚手架体系中，立杆是主要的受力杆件，可以把节点当作铰接连接。

(2)碗口式支撑节点具有轴向及剪切两个方向的约束作用，然而节点的约束效果要取决于碗扣节点的拧紧程度，若上碗扣拧的紧，则节点更近刚接，否则，偏于铰接，使用铰接计算的结果更安全。

(3)支架发生失稳时，通常是支架某根杆件或某些杆件发生压屈所致，并非发生碗扣节点破坏，因此碗扣式支撑体系在节点处存在的内力、位移计算均低于支撑体系屈曲时的内力、位移，因此，碗扣式支撑体系采用铰接点可以满足支撑体系安全稳定要求。

4结论

观察试验数据可知，满堂支架在受到竖向荷载时的传力规律。通过验证，得到的相关结论，其主要结论如下:

(1)在进行支架模拟时，可以将支架横杆与立杆的交接点当作铰接来处理，在支架体系的水平方向，其纵横向水平杆均承受了较小的弯矩，在满堂支撑脚手架体系中，支架立杆是主要的受荷杆件，因此可以把节点当作铰接连接。在试验过程中，支架发生失稳时，是由支架某根杆件或某些杆件发生压屈导致，而碗扣节点没有发生破坏，因此碗扣式支撑体系在节点处存在的内力、位移计算均小于支撑体系屈曲时的内力、位移，因此，碗扣式支撑体系采用铰接点可以满足支撑体系安全稳定工作。

(2)剪刀撑的受力是由杆件的高度而逐渐发生变化的，剪刀撑越高则受力越小。

参考文献:

［1］张伟林，周道祥．工程弹性力学基础［M］．合肥:合肥工业大学出版社，2006．

［2］张伟林，李景高，干洪．工程中的动态有限元法［J］．安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，1994，01:79－83．

［3］余宗明．碗扣型脚手架承载力的试验研究［J］．建筑施工，1993，15(6):38－40．

［4］余宗明．钢管脚手架铰接计算法［J］，建筑技术开发，1997，24(3)．

［5］黄宝魁，徐崇宝，张铁铮，陆聚东，荆占起．双排扣件式钢管脚手架整体稳定实验与理论分析［J］．建筑技术，1991，09:40－45．

［6］王帆，郭正兴，李维滨．附着升降脚手架受升降不同步影响的试验研究［J］．施工技术2000．3．

［7］敖鸿斐．双排扣件式钢管脚手架的极限稳定承载力研究［J］．力学季刊，2004，25(2):213－218．

［8］刘桐，刘训良，李维滨．扣件式钢管模板支架底模挠度试验研究［J］．施工技术2004，02:23－40．

［9］李维滨，刘桐，郭正兴．扣件式钢管模板支架安全性研究与施工建议［J］．建筑技术2004，08:593－595.

作者：张亮；徐州 单位：安徽建筑大学土木工程学院