鋼管腳手架承載力檢測方法比較范文

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摘要：腳手架作為施工輔助器材，在工程中廣泛應用。但關于腳手架的事故經常發生，這與腳手架理論研究的薄弱有一定關系，當前對腳手架的研究方式主要有兩種：模擬計算法和實物實驗法。對腳手架進行實物實驗的時候，對腳手架實物受力的檢測是整個實驗的關鍵，通過對腳手架實驗方法和受力檢測方法的分析，總結出我國對腳手架受力檢測方法，并對各種方法進行具體比較研究，分析每種方法的優缺點和適用情況。

關鍵詞：腳手架受力檢測；腳手架檢測方法；腳手架實驗；鋼管滿堂腳手架

1腳手架概述

腳手架，為建筑施工而搭設的一種臨時性鋼結構，主要是為施工時的上料、堆料與施工作業提供臨時支撐。現今腳手架幾乎全部采用金屬制成，材料主要是鐵質。腳手架主要的受力單元分兩大類，一是桿件，二是連接件，其中桿件主要是鋼管，連接件主要是連接和約束鋼管，一般也為鐵質。鋼管腳手架按桿件的連接和結構形式，分為鋼管腳手架和異形腳手架，其中鋼管腳手架包括扣件式鋼管腳手架、碗扣式鋼管腳手架、盤銷式鋼管腳手架和插接式鋼管腳手架，異形腳手架包括門型腳手架、梯形腳手架、三角腳手架等。扣件式鋼管腳手架在施工現場應用最多，使用最為廣泛。腳手架體系與一般的結構體系一樣，需要有足夠的強度、剛度、穩定性。在進行腳手架系統設計的時候，也要對以上方面進行驗證。在進行腳手架實驗和檢測的時候，主要是對架體的強度進行測量，因為架體的強度直接影響到腳手架系統的剛度和穩定性。我國學者設計出多種檢測方法，現對國內現有滿堂鋼管腳手架受力檢測的各種方法進行比較分析。國內現行的對滿堂腳手架受力檢測的方法主要包括：①對腳手架體系整體受力進行檢測；②對腳手架桿件的受力進行檢測。

2對滿堂腳手架體系整體受力進行檢測

在對腳手架系統承載力進行試驗時，通過加載機構施加設定的荷載，整個腳手架系統所受到的總荷載為確定值，通過不斷增大施加荷載直到腳手架系統失效，從而檢測系統的最大承載力。加載機構主要由反力架、千斤頂、荷載分配梁組成，荷載由反力架和荷載分配梁間的千斤頂產生，并通過千斤頂配套的油壓表顯示出來。這種方法只能用在實驗室進行腳手架系統模擬實驗時，能夠準確地獲得整個腳手架系統所受的荷載，但無法確定系統內部桿件的具體受力情況和荷載傳遞情況。在現場施工時，因為腳手架系統受到的荷載無法確定準確值，所以無法采用。

3對腳手架桿件受力的檢測

腳手架系統所受荷載主要是由桿件承擔，連接件僅起到傳遞、約束的作用，所以有些學者通過對桿件局部的應力檢測，從而推算出架體整個的承載力，判斷整個腳手架體系的強度[1][2]。腳手架體系的桿件主要包括立桿、橫桿（水平桿）和斜桿（剪刀撐）。按現有規范和學者研究，豎向荷載主要由立桿直接承擔，橫向荷載主要由橫桿和斜撐共同承擔，由偏心受力或橫向荷載造成的彎矩由架體的所有桿件共同承擔。

3.1通過粘貼應變片檢測桿件受力

對桿件受力的檢測，主要是對立桿、橫桿、斜桿局部受力進行檢測。檢測方法是通過在桿件上粘貼應變片，監測應變片變形產生的電信號變化，推算出桿件局部的應變，從而推算出桿件局部的應力[1][2]。這種方法通過在同一截面、呈一定角度布置的至少3個應變片，確定該截面的變形，然后根據變形數據推算出桿件在這個截面上的受力。文獻[1]、[2]對腳手架系統承載力的驗算主要用的這種方法，通過粘貼應變片，檢測局部應力，從而確定桿件的受力狀態與變形情況。這種方法一般用在實際施工現場對腳手架系統受力進行檢測，因為實際施工時，無法確定腳手架所受到力的大小。通過這種方法能夠了解腳手架局部所受到的荷載及變形情況，為施工過程腳手架系統提供危險預警和監測。這種方法簡單易行，成本較低，是對桿件受力檢測的主要方法。但是這種檢測方法無法確定受力最大的截面在什么位置，無法確定桿件所受最大荷載，也不能準確地核算桿件的安全。如文獻[2]，在檢測的時候，僅在一個截面上粘貼一個應變片，只考慮桿件的軸向應變，忽略了桿件的彎曲變形，在推算桿件受力的時候出現了受拉的結論。如圖1所示，在混凝土澆筑的前期和后期，出現了軸向受拉的情況[2]。

3.2采用傳感器對桿件受力進行檢測

對立桿進行受力的檢測時，有的是采用集成的負荷傳感器進行，該傳感器是利用電阻應變片的原理，將高精度箔式應變計通過一定方法粘貼在彈性體上[3]。在檢測時，將傳感器與受力桿件進行連接，將桿件受力傳遞給彈性體，通過檢測彈性體的變形得出桿件的受力。本傳感器分為穿心壓式負載傳感器（如圖2所示[3]）和實心壓式負載傳感器（如圖3所示[3]）。穿心壓式負載傳感器可以用于對受拉桿件進行拉力檢測，實心壓式負載傳感器一般用來檢測受壓桿件，對桿件所受軸力進行檢測。文獻[3]即采用以上傳感器配合位移計進行腳手架的實測，保證施工安全和記錄受力和變形變化。

4結論

通過對以上腳手架受力檢測方法的分析，可以發現對腳手架整體受力檢測時一般需要特定的實驗平臺，通過荷載施加機構施加的力，得出整個腳手架體系的荷載，但這種方法在實際工程中很難開展，另外這種方法具有一定的實驗室局限性，跟實際工程中的力學情況可能存在差距。對腳手架桿件進行受力檢測，可以用在實際施工中，但由于成本和現場條件一般只能對局部桿局部位置進行檢測，對整體受力情況難以進行檢測。在對桿件和檢測部位進行選擇和設計時，一定要能全面反映整體受力情況，否則可能會得出錯誤的結論。

參考文獻

[1]尹德生.空間受力鋼管內力的三點測定法[J].力學與實踐,1994(05):40-41.

[2]常路彪.某體育館工程超高超大模板支撐測試實錄[J].山西建筑,2013(31).

[3]陳魯,張吉順,董希祥,劉燕萍.濟南大劇院腳手架體系施工監測與控制[J].結構工程師,2014,30(6):185-190.

作者：常路彪 單位：聊城大學東昌學院