錐殼施工期間中心腳手架受力分析

唐 兵

（中煤建筑安裝工程集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056106）

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程為內(nèi)蒙古伊泰廣聯(lián)煤化有限責(zé)任公司紅慶河煤礦產(chǎn)品倉工程，由4 個(gè)直徑為30m 的圓形筒倉組成，倉壁厚度為400mm。 漏斗以上倉壁采用剛性滑模施工，滑至下環(huán)梁底口，滑模施工高度為42.3m；滑模時(shí)倉內(nèi)搭設(shè)中心腳手架，架子尺寸為10m×10m。該中心架體作用：一是作為滑模爬桿支撐平臺(tái)，起到爬桿整體穩(wěn)定性作用并承受平臺(tái)荷載[1]；二是作為倉上錐殼及倉上一層框架砼結(jié)構(gòu)施工的支撐構(gòu)件。在整個(gè)筒倉施工期間，中心腳手架的穩(wěn)定性，起著決定性的作用。因此研究在滑膜期間及筒倉錐殼施工期間研究出中心腳手架的受力時(shí)非常有必要的[2]。

1.2 基本參數(shù)

1） 滑模模具及附件參數(shù)

表1 滑模模具及附件參數(shù)

2） 模板及平臺(tái)，滑模模板內(nèi)模采用P3012，外模采用4mm 厚花紋鋼板，外吊架滿鋪木跳板；內(nèi)平臺(tái)除中心腳手架位置外，水平方向滿鋪φ48*×3.25 鋼管，鋼管間距400mm，每兩根鋼管中間放置一根4×7 木方，木方上釘12mm 厚木模板，作為操作平臺(tái)面。外平臺(tái)寬度為1200m，外平臺(tái)上滿鋪40mm 厚木跳板并覆蓋1.2mm 厚鐵皮。3） 滑模的初始標(biāo)高及?；瑯?biāo)高滑模的初始標(biāo)高為9.3m，停滑標(biāo)高為51.6m。4） 錐殼及框架底板施工參數(shù)中心腳手架的立桿縱橫距為1m，步距為1.2m，邊緣處采用雙立桿加固。5） 材料參數(shù)及荷載取值[3]，①材料參數(shù)，中心腳手架鋼管采用φ48×3.25 鋼管，慣性矩I=12.71cm4，截面模量W=5.26cm3，截面積A=5.06cm2；Q235 鋼管抗拉，抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=205N/mm2，彈性模量:E=2.06×105N/mm2；木方抗彎強(qiáng)度：15N/mm2，抗剪強(qiáng)度:1.3N/mm2，彈性模量:9000N/mm2。②荷載取值，新澆混凝土重力密度：24 kN/m3；模板自重：0.30 kN/m2；鋼筋自重1.50 kN/m3；木跳板自重：0.35kN/m3；施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0kN/m2。

鋼桁架荷載：桁架荷載為0.55t×60 片×10＝330KN。

滑模模板重量按照0.04t/㎡計(jì)算，外?；Ｄ０宀捎?mm 厚花紋鋼板，模板的重量按照0.03t/m2，模板的滑阻力都按照0.25t/m2計(jì)算。

1.3 平面布置圖

本工程的中心架體平面尺寸為10m×10m，架體縱橫間距為0.8m，步距為1m；架體以筒倉中心線進(jìn)行布置，立桿坐在漏斗斜壁、漏斗梁上及一層地面上，中心架體高度為60.58m。

圖1 架體平面布置圖

圖2 架體剖面布置圖

2 荷載統(tǒng)計(jì)

荷載主要分為：鋼桁架自重，開支架、千斤頂自重，平臺(tái)鋪設(shè)木方，滑模模板重量，操作平臺(tái)上施工人員、工具和堆放材料荷載。具體取值如下：

3 中心腳手架監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)目的及設(shè)備

測(cè)點(diǎn)布置時(shí)僅測(cè)試一端，確定最不利位置的鋼桁架后，選擇一榀鋼桁架兩測(cè)位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4]。

1） 監(jiān)測(cè)目的，測(cè)出中心腳手架接近鋼桁架的最不利荷載大小，得出在滑膜施工期間及錐殼施工期間中心腳手架的受力規(guī)律，確定處中心腳手架的薄弱位置，從而有針對(duì)性的進(jìn)行加固，從而把證筒倉施工期間的安全。

2） 監(jiān)測(cè)設(shè)備，因?yàn)槟_手管也是鋼構(gòu)件，同時(shí)因中心腳手管所在位置條件限制，選取的是應(yīng)變片以及DH3815 靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因中心腳手管測(cè)試的桿件所使用應(yīng)變片較多，所以靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀選取的接線方式是1/4 橋接線方式[5]。

3） 測(cè)點(diǎn)位置圖的桿件

圖3 中心腳手架測(cè)點(diǎn)

3.2 方案實(shí)施

1） 儀器安裝，粘貼應(yīng)變片并焊接測(cè)試用數(shù)據(jù)線，用環(huán)氧樹脂密封，并將測(cè)試線用膠帶綁在鋼管上防止拉扯壞。用歐姆表測(cè)試絕緣電阻，看讀數(shù)是否真正常，最后將測(cè)試桿件安裝到位，接線到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上，進(jìn)行機(jī)箱調(diào)試，看讀數(shù)是否正常。其現(xiàn)場(chǎng)安裝布置如下圖4 所示。

圖4 中心型腳手架應(yīng)變片安裝

2） 數(shù)據(jù)讀取，在滑膜期間讀取底部應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，在中心腳手架搭設(shè)完畢，錐殼施工期間，按照澆筑次數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。

3.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

中心腳手架在第一次澆筑后中心腳手架受到壓力，AZ1應(yīng)變片測(cè)出9.21KN 的內(nèi)力變化。在第一次澆筑時(shí)施工平臺(tái)除了中心腳手架和倉壁牛腿來支撐，并無其他外力支撐。因此第一次澆筑時(shí)，中心腳手架承受部分荷載，荷載值并不大。

中心腳手架在第二次澆筑時(shí)與第一次澆筑時(shí)相比，數(shù)據(jù)并未有多大變化，但AZ1 在澆筑第6 天內(nèi)力值發(fā)生突變。原因可能是上環(huán)梁內(nèi)部的井字梁鋼筋綁扎，進(jìn)料過多導(dǎo)致的。澆筑的混凝土荷載荷載基本都由拉在錐殼和鋼桁架的拉索承擔(dān)。

第三次澆筑時(shí)，中心腳手架也受到部分內(nèi)力，AZ1 內(nèi)力變化為4.5KN，在第二次澆筑時(shí)中心腳手架并未有多大變化。荷載基本都由拉在錐殼和鋼桁架的拉索承擔(dān)。

4 理論計(jì)算與監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

4.1 理論計(jì)算值

施工荷載按照2.0KN/m2取值。

外圈每榀鋼桁架承受荷載：

內(nèi)圈每榀鋼桁架承受荷載：

故中心腳手架承擔(dān)的總荷載為27.9×60=1674KN

4.2 實(shí)際監(jiān)測(cè)值

表2 第一次澆筑中心腳手架荷載

表3 第二次澆筑中心腳手架荷載

表4 第三次澆筑中心腳手架荷載

4.3 理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析

中心腳手架在第一次澆筑后中心腳手架受到壓力，AZ1—AZ4 內(nèi)力變化量最大的應(yīng)變片測(cè)出13.596KN 的內(nèi)力變化。在第一次澆筑時(shí)施工平臺(tái)除了中心腳手架和倉壁牛腿來支撐，并無其他外力支撐。第一次澆筑時(shí)，中心腳手架承受部分荷載，荷載值并不大。

中心腳手架在第二次澆筑時(shí)與第一次澆筑時(shí)相比，數(shù)據(jù)并未有多大變化，但AZ1 在澆筑第6 天內(nèi)力值發(fā)生突變。原因可能是上環(huán)梁內(nèi)部的進(jìn)料過多導(dǎo)致的。澆筑的混凝土荷載荷載基本都由拉在錐殼和鋼桁架的鋼索承擔(dān)。

第三次澆筑時(shí)，中心腳手架收到的內(nèi)力最大，因?yàn)榈谌螡仓诶飩?cè)，幾乎荷載均由中心腳手架承擔(dān)。在澆筑后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)，BZ1 達(dá)到最大的27.533，與理論計(jì)算值基本一致。

5 結(jié)語

通過本次監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)值與理論計(jì)算數(shù)值對(duì)比分析，總結(jié)出中心腳手架在第二次澆筑時(shí)荷載最小，鋼絲繩承擔(dān)了大部分何在，保證了中心腳手架的安全性。在第三次澆筑的時(shí)候所承擔(dān)的荷載最大，基本能達(dá)到理論計(jì)算值的最大荷載，

由上可得出，分段澆筑時(shí)，施工荷載不疊加，保障了施工的安全；

鋼絲繩承擔(dān)了大部分施工荷載，鋼絲繩是保障中心腳手架穩(wěn)定的重要因素；

澆筑中對(duì)中心腳手架影響最大的階段是在第三次澆筑時(shí)，其次是第一次澆筑，最后為第二次澆筑。