地铁站碗扣式支撑架施工监测分析

2016-11-12杨军伟张伟林刘晓凤

安徽建筑 2016年2期

关键词：扣式支撑体系立杆

杨军伟，张伟林，刘晓凤

（安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥 230022）

地铁站碗扣式支撑架施工监测分析

杨军伟，张伟林，刘晓凤

（安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥 230022）

文章采集地铁站主体结构混凝土浇筑过程中相关碗扣式脚手架内力的监测数据，进行分析对比，得到实际工程中混凝土的浇筑顺序和分层浇筑数量对整个架体的受力变形过程影响较大。同时立杆在外荷载的作用下上下受力并不均匀，同一立杆上部杆件的内力要大于下部；水平杆因为约束竖杆变形而普遍受拉，顶部水平杆受力较大。研究所得到的结论可以为未来碗扣式脚手架设计、搭设和施工监测提供参考价值。

碗扣式支撑体系；施工监测；内力分析；安全控制

1 概述

当下工程中使用的碗扣式脚手架是在吸取了国外同类脚手架的先进接头和配件工艺的基础上，结合我国自身国情而研制的一种单管承插式新型脚手架模板脚手架，承担着模板、钢筋、混凝土等建筑材料荷载以及施工人员的荷载。模板支撑体系作为一种临时设施，其重要性往往被我们所忽略，其承载力与稳定性不仅关系到在建工程的经济效益，更重要的一旦发生坍塌事故有可能会造成重大人员伤亡和恶劣的社会影响，在实际工程中近25%的安全事故都与模板支架有关。其中混凝土的浇筑过程是支撑体系受力的最主要过程，但时常会因为受力过大，发生较大变形以至于失稳甚至坍塌事故的发生，所以在浇筑过程中对脚手架相应杆件进行实时监测以确保整个体系以及施工的安全是非常有必要的。

本文对合肥轨道交通二号线宿州站车站主体结构地下二层中板以及侧墙的混凝土浇筑过程中的脚手架部分杆件内力进行实时监测，分析相应杆件的受力特点，寻求在浇筑过程中需要重点关注的部位，为后续脚手架搭设提出建议，并根据特点提出脚手架在搭设施工过程中注意的问题。

2 脚手架监测

2.1 工程概况

宿州路站位于合肥市繁华地段长江中路与宿州路交叉路口，沿长江中路东西向布置，车站周边建筑物密集。车站主体结构为地下二层单柱双跨（部分双柱三跨）钢筋混凝土框架结构。车站主体结构设计中板厚400mm，顶板厚800mm；结构侧墙负一层厚度700mm，局部800m（端头井），高度6.35m；结构侧墙负二层厚度 700mm，局部 800m（端头井），高度6.16m（端头井处高7.21m）。本次主要是在负二层中板和侧墙浇筑混凝土时对负二层脚手架的手里监测。模板支撑体系采用满堂式脚手架搭接，中板与底板立杆间距为 900mm×600mm（横×纵），水平杆步距1200mm；中板梁与底板立杆间距分别为 600mm× 600mm（横×纵），水平杆步距为600mm。横断面图见图1。

图1 宿州路地下二层标准段支架横断面图

图2 施工现场与监测系统照片

2.2 监测目的

本次监测的目的是探究碗扣式支撑体系在混凝土浇筑过程中立杆和水平杆的受力变化过程，寻找支撑体系的薄弱环节。

2.3 试验仪器

DH1205表面应变计可安装在钢结构及其他建筑物表面，测量构件的应变，内置温度传感器可对测试值进行修正。该传感器具有很高的精度和灵敏度、数据稳定。由专用屏蔽电缆传输数据信号，适合在恶劣的环境下长期对建筑物的应变变化进行监测。DH1205应变计安装方便，用结构胶粘结于测试杆件上即可。DH1205应变计技术参数见表1。

DH1205应变计技术参数表1

2.4 测点布置

负二层支架共布置22个监测点，本文主要讨论安装在梁底正下方的A、B两区的立杆和水平杆上的10个监测点。监测周期从混凝土浇筑时起，至混凝土浇筑结束，历时20h，浇筑过程每300s采集1组数据，直至浇筑结束。测点布置如图3。

图3 测点布置示意图

2.5 数据分析

实时监测数据每300s采集一组，由于6号应变片现场粘贴原因，测点溢出未能得到有效数据，其它测点数据正常。由于数据众多，每2h抽取1组数据进行对比分析。

2.5.1 立杆受力分析

①如图4～图5所示：在浇筑最开始的2h内，3个测点的数据都基本维持稳定，没有发生变化。根据现场浇筑情况而知，这段时间浇筑四周侧墙底部，所以对立杆受力变化不大。

图4 A区立杆各测点应变变化趋势

图5 B区立杆各测点应变变化趋势

②现场顶板混凝土浇筑是分区分段浇筑，在浇筑过程中会导致受力不均匀情况。00：40到04：40这4个小时A区3个测点的应变直线上升，是由于这时开始浇筑到区的顶板，导致压力逐渐上升。但此时B区立杆会出现轻微受拉现象，是由于整个架体的偏压引起的。从04：40到06：40浇筑B区混凝土浇筑时，立杆压力持续增加。而此时 A区受力减小跟第一层混凝土浇筑完成以后铺平，不像浇筑过程中应力过于集中在某一区域。

③B区立杆4#测点在浇筑过程中一直承受拉力，而且前期受拉不断变大。这与混凝土浇筑路径有关，局部受到荷作用，致使支架体系存在弯矩作用而引起部分立杆出现拉应力状态。

④由于 A区第二层混凝土浇筑，所以立杆受力从06：40以后又持续上涨。A、B区域混凝土浇筑完成后，此时混凝土处于初凝阶段，支架体系内力不断重新分配，部分立杆应力有增大趋势。

⑤同一杆件的上部受力和变形明显要比下部杆件要大，荷载并非沿立杆均匀传递至支架底面，水平杆件和剪刀撑对立杆应力沿高方向的分配起到关键性作用，这说明支架体系的受力分析采用单立杆和双立杆模型计算是不合理。

2.5.2 水平杆受力分析

①从图6～图7可知，在混凝土浇筑过程中，水平杆件对立杆的变形有约束作用，表现出拉压的受力状态，不同于立杆的普遍受压。

②7#、8#、9#、10#四个测点都是A区水平杆。在0：40以后开始浇筑A区混凝土时，四个测点的应变都有明显的增大。7#、9#测点是顶层水平杆，受力明显要高于底部水平杆，因为上部立杆受力变形较大，水平杆限制了立杆的相对位移，使立杆间水平杆相对位移较大，导致应力也较大。

③水平杆都经历了由受拉到受压的转变，主要原因在于支架体系内部各杆件应力重新分布影响和混凝土浇筑路径共同作用的引起。