地鐵站碗扣式支撐架施工監測分析

楊軍偉，張偉林，劉曉鳳

（安徽建筑大學土木工程學院，安徽 合肥 230022）

地鐵站碗扣式支撐架施工監測分析

楊軍偉，張偉林，劉曉鳳

（安徽建筑大學土木工程學院，安徽 合肥 230022）

文章采集地鐵站主體結構混凝土澆筑過程中相關碗扣式腳手架內力的監測數據，進行分析對比，得到實際工程中混凝土的澆筑順序和分層澆筑數量對整個架體的受力變形過程影響較大。同時立桿在外荷載的作用下上下受力并不均勻，同一立桿上部桿件的內力要大于下部；水平桿因為約束豎桿變形而普遍受拉，頂部水平桿受力較大。研究所得到的結論可以為未來碗扣式腳手架設計、搭設和施工監測提供參考價值。

碗扣式支撐體系；施工監測；內力分析；安全控制

1 概 述

當下工程中使用的碗扣式腳手架是在吸取了國外同類腳手架的先進接頭和配件工藝的基礎上，結合我國自身國情而研制的一種單管承插式新型腳手架模板腳手架，承擔著模板、鋼筋、混凝土等建筑材料荷載以及施工人員的荷載。模板支撐體系作為一種臨時設施，其重要性往往被我們所忽略，其承載力與穩定性不僅關系到在建工程的經濟效益，更重要的一旦發生坍塌事故有可能會造成重大人員傷亡和惡劣的社會影響，在實際工程中近25%的安全事故都與模板支架有關。其中混凝土的澆筑過程是支撐體系受力的最主要過程，但時常會因為受力過大，發生較大變形以至于失穩甚至坍塌事故的發生，所以在澆筑過程中對腳手架相應桿件進行實時監測以確保整個體系以及施工的安全是非常有必要的。

本文對合肥軌道交通二號線宿州站車站主體結構地下二層中板以及側墻的混凝土澆筑過程中的腳手架部分桿件內力進行實時監測，分析相應桿件的受力特點，尋求在澆筑過程中需要重點關注的部位，為后續腳手架搭設提出建議，并根據特點提出腳手架在搭設施工過程中注意的問題。

2 腳手架監測

2.1 工程概況

宿州路站位于合肥市繁華地段長江中路與宿州路交叉路口，沿長江中路東西向布置，車站周邊建筑物密集。車站主體結構為地下二層單柱雙跨（部分雙柱三跨）鋼筋混凝土框架結構。車站主體結構設計中板厚400mm，頂板厚800mm；結構側墻負一層厚度700mm，局部800m（端頭井），高度6.35m；結構側墻負二層厚度 700mm，局部 800m（端頭井），高度6.16m（端頭井處高7.21m）。本次主要是在負二層中板和側墻澆筑混凝土時對負二層腳手架的手里監測。模板支撐體系采用滿堂式腳手架搭接，中板與底板立桿間距為 900mm×600mm（橫×縱），水平桿步距1200mm；中板梁與底板立桿間距分別為 600mm× 600mm（橫×縱），水平桿步距為600mm。橫斷面圖見圖1。

圖1 宿州路地下二層標準段支架橫斷面圖

圖2 施工現場與監測系統照片

2.2 監測目的

本次監測的目的是探究碗扣式支撐體系在混凝土澆筑過程中立桿和水平桿的受力變化過程，尋找支撐體系的薄弱環節。

2.3 試驗儀器

DH1205表面應變計可安裝在鋼結構及其他建筑物表面，測量構件的應變，內置溫度傳感器可對測試值進行修正。該傳感器具有很高的精度和靈敏度、數據穩定。由專用屏蔽電纜傳輸數據信號，適合在惡劣的環境下長期對建筑物的應變變化進行監測。DH1205應變計安裝方便，用結構膠粘結于測試桿件上即可。DH1205應變計技術參數見表1。

DH1205應變計技術參數 表1

2.4 測點布置

負二層支架共布置22個監測點，本文主要討論安裝在梁底正下方的A、B兩區的立桿和水平桿上的10個監測點。監測周期從混凝土澆筑時起，至混凝土澆筑結束，歷時20h，澆筑過程每300s采集1組數據，直至澆筑結束。測點布置如圖3。

圖3 測點布置示意圖

2.5 數據分析

實時監測數據每300s采集一組，由于6號應變片現場粘貼原因，測點溢出未能得到有效數據，其它測點數據正常。由于數據眾多，每2h抽取1組數據進行對比分析。

2.5.1 立桿受力分析

①如圖4～圖5所示：在澆筑最開始的2h內，3個測點的數據都基本維持穩定，沒有發生變化。根據現場澆筑情況而知，這段時間澆筑四周側墻底部，所以對立桿受力變化不大。

圖4 A區立桿各測點應變變化趨勢

圖5 B區立桿各測點應變變化趨勢

②現場頂板混凝土澆筑是分區分段澆筑，在澆筑過程中會導致受力不均勻情況。00：40到04：40這4個小時A區3個測點的應變直線上升，是由于這時開始澆筑到區的頂板，導致壓力逐漸上升。但此時B區立桿會出現輕微受拉現象，是由于整個架體的偏壓引起的。從04：40到06：40澆筑B區混凝土澆筑時，立桿壓力持續增加。而此時 A區受力減小跟第一層混凝土澆筑完成以后鋪平，不像澆筑過程中應力過于集中在某一區域。

③B區立桿4#測點在澆筑過程中一直承受拉力，而且前期受拉不斷變大。這與混凝土澆筑路徑有關，局部受到荷作用，致使支架體系存在彎矩作用而引起部分立桿出現拉應力狀態。

④由于 A區第二層混凝土澆筑，所以立桿受力從06：40以后又持續上漲。A、B區域混凝土澆筑完成后，此時混凝土處于初凝階段，支架體系內力不斷重新分配，部分立桿應力有增大趨勢。

⑤同一桿件的上部受力和變形明顯要比下部桿件要大，荷載并非沿立桿均勻傳遞至支架底面，水平桿件和剪刀撐對立桿應力沿高方向的分配起到關鍵性作用，這說明支架體系的受力分析采用單立桿和雙立桿模型計算是不合理。

2.5.2 水平桿受力分析

①從圖6～圖7可知，在混凝土澆筑過程中，水平桿件對立桿的變形有約束作用，表現出拉壓的受力狀態，不同于立桿的普遍受壓。

②7#、8#、9#、10#四個測點都是A區水平桿。在0：40以后開始澆筑A區混凝土時，四個測點的應變都有明顯的增大。7#、9#測點是頂層水平桿，受力明顯要高于底部水平桿，因為上部立桿受力變形較大，水平桿限制了立桿的相對位移，使立桿間水平桿相對位移較大，導致應力也較大。

③水平桿都經歷了由受拉到受壓的轉變，主要原因在于支架體系內部各桿件應力重新分布影響和混凝土澆筑路徑共同作用的引起。

圖6 A區縱桿測點應變變化趨勢

圖7 B區橫桿測點應變變化趨勢

通過分析澆筑過程中監測數據以及應變變化趨勢的，在施工過程中碗扣式支撐體系搭設應注意以下幾點：

①應嚴格按照相應規范進行搭接，架體立桿不僅承擔施工過程中的壓應力，還有可能特殊情況下承受拉應力，應保證各個碗口接頭處的連接質量，盡量避免接口處松動現象。

②在澆筑大面積頂板時，應分區分層澆筑，一定要控制某一區域一次性混凝土澆筑量，盡量均勻對稱澆筑。避免支撐架體因為局部受載過多而引起的整體受力嚴重不均勻。

③當上部荷載較大時，在搭設立桿時，可以通過減小上部桿件的步距的方法來提高上部桿件的承載力，保證施工過程支架的安全。

④水平桿件會受到拉力的作用，其拉力大小甚至會超過壓力值。碗扣的節點強度和支架的安裝質量對支架體系的穩定性至關重要，避免局部破壞造成總體失穩的工程事故。

3 結束語

本文結合混凝土澆筑過程中對碗扣式腳手架桿件監測的數據分析可以得出以下結論：上部立桿和水平桿受力明顯要比下部桿件要大；在混凝土澆筑時盡可能均勻澆筑，使架體做到受力合理。希望相應的檢測方法和研究結論能為類似的過程提供借鑒和幫助。

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TU731.2

A

1007-7359（2016）02-0166-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.059

楊軍偉（1987-），男，安徽建筑大學土木工程學院在讀碩士，研究方向：模板支撐體系。