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钢管脚手架承载力检测方法比较

2019/08/28 阅读:

摘要:脚手架作为施工辅助器材,在工程中广泛应用。但关于脚手架的事故经常发生,这与脚手架理论研究的薄弱有一定关系,当前对脚手架的研究方式主要有两种:模拟计算法和实物实验法。对脚手架进行实物实验的时候,对脚手架实物受力的检测是整个实验的关键,通过对脚手架实验方法和受力检测方法的分析,总结出我国对脚手架受力检测方法,并对各种方法进行具体比较研究,分析每种方法的优缺点和适用情况。

关键词:脚手架受力检测;脚手架检测方法;脚手架实验;钢管满堂脚手架

1脚手架概述

脚手架,为建筑施工而搭设的一种临时性钢结构,主要是为施工时的上料、堆料与施工作业提供临时支撑。现今脚手架几乎全部采用金属制成,材料主要是铁质。脚手架主要的受力单元分两大类,一是杆件,二是连接件,其中杆件主要是钢管,连接件主要是连接和约束钢管,一般也为铁质。钢管脚手架按杆件的连接和结构形式,分为钢管脚手架和异形脚手架,其中钢管脚手架包括扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、盘销式钢管脚手架和插接式钢管脚手架,异形脚手架包括门型脚手架、梯形脚手架、三角脚手架等。扣件式钢管脚手架在施工现场应用最多,使用最为广泛。脚手架体系与一般的结构体系一样,需要有足够的强度、刚度、稳定性。在进行脚手架系统设计的时候,也要对以上方面进行验证。在进行脚手架实验和检测的时候,主要是对架体的强度进行测量,因为架体的强度直接影响到脚手架系统的刚度和稳定性。我国学者设计出多种检测方法,现对国内现有满堂钢管脚手架受力检测的各种方法进行比较分析。国内现行的对满堂脚手架受力检测的方法主要包括:①对脚手架体系整体受力进行检测;②对脚手架杆件的受力进行检测。

2对满堂脚手架体系整体受力进行检测

在对脚手架系统承载力进行试验时,通过加载机构施加设定的荷载,整个脚手架系统所受到的总荷载为确定值,通过不断增大施加荷载直到脚手架系统失效,从而检测系统的最大承载力。加载机构主要由反力架、千斤顶、荷载分配梁组成,荷载由反力架和荷载分配梁间的千斤顶产生,并通过千斤顶配套的油压表显示出来。这种方法只能用在实验室进行脚手架系统模拟实验时,能够准确地获得整个脚手架系统所受的荷载,但无法确定系统内部杆件的具体受力情况和荷载传递情况。在现场施工时,因为脚手架系统受到的荷载无法确定准确值,所以无法采用。

3对脚手架杆件受力的检测

脚手架系统所受荷载主要是由杆件承担,连接件仅起到传递、约束的作用,所以有些学者通过对杆件局部的应力检测,从而推算出架体整个的承载力,判断整个脚手架体系的强度[1][2]。脚手架体系的杆件主要包括立杆、横杆(水平杆)和斜杆(剪刀撑)。按现有规范和学者研究,竖向荷载主要由立杆直接承担,横向荷载主要由横杆和斜撑共同承担,由偏心受力或横向荷载造成的弯矩由架体的所有杆件共同承担。

3.1通过粘贴应变片检测杆件受力

对杆件受力的检测,主要是对立杆、横杆、斜杆局部受力进行检测。检测方法是通过在杆件上粘贴应变片,监测应变片变形产生的电信号变化,推算出杆件局部的应变,从而推算出杆件局部的应力[1][2]。这种方法通过在同一截面、呈一定角度布置的至少3个应变片,确定该截面的变形,然后根据变形数据推算出杆件在这个截面上的受力。文献[1]、[2]对脚手架系统承载力的验算主要用的这种方法,通过粘贴应变片,检测局部应力,从而确定杆件的受力状态与变形情况。这种方法一般用在实际施工现场对脚手架系统受力进行检测,因为实际施工时,无法确定脚手架所受到力的大小。通过这种方法能够了解脚手架局部所受到的荷载及变形情况,为施工过程脚手架系统提供危险预警和监测。这种方法简单易行,成本较低,是对杆件受力检测的主要方法。但是这种检测方法无法确定受力最大的截面在什么位置,无法确定杆件所受最大荷载,也不能准确地核算杆件的安全。如文献[2],在检测的时候,仅在一个截面上粘贴一个应变片,只考虑杆件的轴向应变,忽略了杆件的弯曲变形,在推算杆件受力的时候出现了受拉的结论。如图1所示,在混凝土浇筑的前期和后期,出现了轴向受拉的情况[2]。

3.2采用传感器对杆件受力进行检测

对立杆进行受力的检测时,有的是采用集成的负荷传感器进行,该传感器是利用电阻应变片的原理,将高精度箔式应变计通过一定方法粘贴在弹性体上[3]。在检测时,将传感器与受力杆件进行连接,将杆件受力传递给弹性体,通过检测弹性体的变形得出杆件的受力。本传感器分为穿心压式负载传感器(如图2所示[3])和实心压式负载传感器(如图3所示[3])。穿心压式负载传感器可以用于对受拉杆件进行拉力检测,实心压式负载传感器一般用来检测受压杆件,对杆件所受轴力进行检测。文献[3]即采用以上传感器配合位移计进行脚手架的实测,保证施工安全和记录受力和变形变化。

4结论

通过对以上脚手架受力检测方法的分析,可以发现对脚手架整体受力检测时一般需要特定的实验平台,通过荷载施加机构施加的力,得出整个脚手架体系的荷载,但这种方法在实际工程中很难开展,另外这种方法具有一定的实验室局限性,跟实际工程中的力学情况可能存在差距。对脚手架杆件进行受力检测,可以用在实际施工中,但由于成本和现场条件一般只能对局部杆局部位置进行检测,对整体受力情况难以进行检测。在对杆件和检测部位进行选择和设计时,一定要能全面反映整体受力情况,否则可能会得出错误的结论。

参考文献

[1]尹德生.空间受力钢管内力的三点测定法[J].力学与实践,1994(05):40-41.

[2]常路彪.某体育馆工程超高超大模板支撑测试实录[J].山西建筑,2013(31).

[3]陈鲁,张吉顺,董希祥,刘燕萍.济南大剧院脚手架体系施工监测与控制[J].结构工程师,2014,30(6):185-190.

作者:常路彪 单位:聊城大学东昌学院

钢管脚手架承载力检测方法比较

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