高大模板支撐體系可靠度分析與研究

董旭亮

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司 101300）

0 引言

當(dāng)前隨著科技的推廣及技術(shù)的革新，高大模板支撐體系在實(shí)踐范圍內(nèi)呈現(xiàn)出廣闊的運(yùn)用價(jià)值。然而基于實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該體系在實(shí)踐運(yùn)用中所衍生的問題也日益凸顯，在工程實(shí)踐中暴露出較多的安全隱患，坍塌事件頻頻發(fā)生，在很大程度上影響了工程施工人員的人身安全，延誤了工程進(jìn)度。因此，如何制定科學(xué)的方案，來提升高大模板支撐體系的安全性及可靠性，已經(jīng)成凾待解決的重要課題。

1 高大模板支撐體系可靠度的現(xiàn)狀探析

筆者基于實(shí)踐調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在該領(lǐng)域內(nèi)，圍繞高支模展開探討是當(dāng)今的研究聚焦點(diǎn)，它對(duì)于提升高大模板支撐體系的可靠性、經(jīng)濟(jì)型及安全性產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。然而目前學(xué)者在支架半剛性的研究上尚處于的關(guān)注點(diǎn)較少。在建筑工程的實(shí)踐行業(yè)中，一般選擇將半剛性的支架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行忽略，直接按照剛性展開分析研究，在這一過程中忽視了架體發(fā)生側(cè)移所產(chǎn)生的受力狀況，因此不能對(duì)高支架架構(gòu)的真實(shí)受力狀況進(jìn)行評(píng)估。高大模板支撐體系作為一種臨行性的結(jié)構(gòu)，在實(shí)踐中受多重因素的影響制約，呈現(xiàn)出典型的不確定特性，主要體現(xiàn)在模糊性、隨機(jī)性及不完善特性。

2 相關(guān)理論探析

2.1 可靠度內(nèi)涵

可靠度在建筑工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，主要以耐久性、安全性及適用性三個(gè)特性進(jìn)行有效分析。目前一種主流的量化模式是基于功能函數(shù)來進(jìn)行確定，其中主要涉及的因素包含結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、材料力學(xué)性能、模擬結(jié)果、載荷譜等，上述因素均存在著典型的不確定特性，因此可稱為隨機(jī)變量的確定試驗(yàn)，具體設(shè)計(jì)公式為： ；其中S 表示載荷效應(yīng)；R 表示結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的抗力。當(dāng)Z 大于0 時(shí)，則表示該結(jié)構(gòu)特征處于裝填的狀況，Z 小于0 時(shí)，表示結(jié)構(gòu)失效，可靠性不足。

2.2 常用計(jì)算方法

可靠性作為高大模板支撐體系的關(guān)鍵指標(biāo)，在工程實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用。因此對(duì)可靠性的計(jì)算方法也存在多種，目前主流的評(píng)價(jià)方法有混合模擬法、響應(yīng)面法及蒙特卡羅法。

蒙特卡羅法的精髓是核心樣本法、直接抽樣法及超了立方抽樣方法的集合體。在具體工程實(shí)踐中，直接抽樣法的難度相對(duì)較大，而通過方差縮減或者立方抽樣所產(chǎn)生的難度較小，可以在一定程度上有效規(guī)避抽樣所產(chǎn)生的局限性，通過規(guī)避模擬次數(shù)來提升計(jì)算結(jié)果的可靠性，提升分析運(yùn)營效率，從而大大增強(qiáng)工程實(shí)踐的運(yùn)用。

響應(yīng)面法主要是基于響應(yīng)面函數(shù)來進(jìn)行展開，采用盡可能精確的函數(shù)——極限曲面或者功能函數(shù)來對(duì)曲線或者曲面進(jìn)行擬合，從而獲得精確度相對(duì)較高的可靠度數(shù)值，這對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響產(chǎn)生重要的作用。

3 提升高大模板支撐體系可靠度的路徑設(shè)計(jì)

筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，圍繞高大模板支撐體系在工程實(shí)踐領(lǐng)域所暴露的可靠性不足為切入點(diǎn)，從三個(gè)層面展開對(duì)策制定。

3.1 強(qiáng)化現(xiàn)場施工控制

一方面，要必須確保桿件等原材料的質(zhì)量，在桿件進(jìn)入工地時(shí)，要嚴(yán)格進(jìn)行把關(guān)，建立完善的材料檢測機(jī)制，堅(jiān)決防止開裂、完全、銹蝕、變形等劣質(zhì)件進(jìn)入工程實(shí)踐領(lǐng)域，把好“源頭”，從而確保施工中桿件的有效承載能力，為整個(gè)系統(tǒng)的綜合抗形變提供重要支撐。

另一方面，在施工過程中堅(jiān)決禁止變形量過大或者支撐面過大的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)地面的堅(jiān)實(shí)度及完成度進(jìn)行確保，保障地基在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)中，設(shè)置科學(xué)合理的排水方案及設(shè)備實(shí)施，來將地面水進(jìn)行高效排除，避免對(duì)地基產(chǎn)生硬性，導(dǎo)致其發(fā)生腐蝕及變形等現(xiàn)象。冷卻水管要優(yōu)化布置。冷卻水管的優(yōu)化布置對(duì)控制大體積混凝土的溫差，保障施工質(zhì)量發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。一般而言，采用蛇形方案，將其布置與混凝土的中間位置，通過水循環(huán)的持續(xù)流動(dòng)，可有效降低混凝土的溫度。每層冷卻水管的布置距離控制在1 米，不同層級(jí)之間的距離控制在0.8米，最外側(cè)冷卻水管應(yīng)保障距離其邊緣的距離為0.5 米，同時(shí)在進(jìn)行開啟前需要壓水測試，這樣可最大程度的滿足大體積混凝土的需求，避免產(chǎn)生漏稅、堵塞現(xiàn)象。

3.2 提升設(shè)計(jì)控制

首先，應(yīng)科學(xué)確定模型。為了有效降低高大模板支撐體系所產(chǎn)生的坍塌現(xiàn)象，應(yīng)力采集的載荷譜為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化，確定受力集中點(diǎn)，從而完成模型的設(shè)計(jì)。

其次，立桿應(yīng)保證其穩(wěn)定性。充分考慮鋼管之間不同扣件之間的有效連接，考慮桿件在實(shí)際中所產(chǎn)生的軸向載荷，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，確保立桿在體系中的穩(wěn)定性。

最后，強(qiáng)化混凝土的配合比設(shè)計(jì)。以工程實(shí)踐為依托，通過加入加氣劑及緩凝劑等，來改善混凝土的綜合性能，為提升混凝土的干縮性，可根據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)行增加膨脹劑，減少在攪拌中水泥與水所占據(jù)的權(quán)重。除此之外，需要嚴(yán)格控制水與灰的有效比值，將其最高值設(shè)置為0.4，從而最大程度的保障大體積混凝土的綜合性能。

3.3 提升模板支架的安全控制

在混凝土的整體澆筑環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格按照泵體輸送方案及流量來進(jìn)行整體澆筑，對(duì)混凝土的澆筑傳輸路徑、澆筑速度及高大支撐模板的堆載進(jìn)行確認(rèn)，嚴(yán)格按照既定流程進(jìn)行實(shí)施，不可擅自在澆筑過程中改變速度及順序等。在設(shè)定澆筑方案時(shí)，要盡可能保證對(duì)稱澆筑，從而使得高大模板實(shí)現(xiàn)載荷均布，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。同時(shí)在澆筑順序上，應(yīng)以從中心擴(kuò)散至四周的方案來進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證整體澆筑過程的有效性及順序性。對(duì)于大跨距的混凝土澆筑，應(yīng)盡可能的選擇分層的澆筑模式，使得整個(gè)支撐吸收受力比較均勻，嚴(yán)格按照傳遞路徑來實(shí)現(xiàn)載荷的分布，避免施工澆筑面的載荷預(yù)留，預(yù)留必要的施工作業(yè)人員，來對(duì)混凝土的有效堆積高度進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止產(chǎn)生局部載荷或者應(yīng)力過大而產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

隨著城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，高大模板支撐體系在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用將日趨廣泛，因此為盡可能規(guī)避施工中所產(chǎn)生的安全性責(zé)任事故，在確保理論計(jì)算科學(xué)的前提范疇下，通過建立集施工、設(shè)計(jì)、現(xiàn)場管理等于一體的完善的管理體制，通過層層把關(guān)來綜合確?？煽啃缘奶嵘?。