支架體系安全質(zhì)量問題小議

支架體系安全質(zhì)量問題小議近年來鐵路施工模板支架出現(xiàn)安全質(zhì)量問題不少。究其原因有很多，本人結(jié)合某工點(diǎn)實(shí)際情況，小議如下：一、鋼管材質(zhì)方面市場上提供的支架管材，按有關(guān)規(guī)范應(yīng)是Q235,Ф48×3.5mm。即外徑48mm，壁厚3.5mm，屈服強(qiáng)度235Mpa的鋼管。但實(shí)際情況是市場上壁厚符合要求的不多，施工單位為工期壓力不得不使用一些幾何尺寸不足的材料。比如壁厚2mm的該規(guī)格管材。施工組織設(shè)計(jì)中經(jīng)常提到當(dāng)縱橫豎三個(gè)方向間距均為0.6m時(shí)，Ф48×3.5mm桿件，單根桿件能承受40kN的豎向荷載，現(xiàn)在來推導(dǎo)此結(jié)論。根據(jù)材料力學(xué)，桿件的幾個(gè)幾何、力學(xué)參數(shù)為（式中d為桿件外徑，d1為桿件內(nèi)徑，下同）：橫截面積A=m2回轉(zhuǎn)半徑i==m長度系數(shù)（按兩端鉸支）長細(xì)比λ=據(jù)此判斷為非細(xì)長桿臨界應(yīng)力臨界力由于各種因素影響，計(jì)算臨界力是實(shí)際承載能力的上限，當(dāng)取安全系數(shù)為2時(shí)，單根桿件豎向承載力略大于40kN。查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2001，不加擋風(fēng)設(shè)施，不考慮風(fēng)荷載，計(jì)算理論上豎向臨界力，按（5.3.1-1）公式計(jì)算：。但如果桿件壁厚只有2mm時(shí)，則有橫截面積A=m2回轉(zhuǎn)半徑i==m長度系數(shù)（按兩端鉸支）長細(xì)比λ=據(jù)此判斷為非細(xì)長桿臨界應(yīng)力臨界力按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2001公式（5.3.1-1）計(jì)算。兩種計(jì)算模式下，不同壁厚的Ф48鋼管，承載力損失均為40%（以后的計(jì)算中承載能力損失或提高除非說明，均和88kN比較）。二、約束影響上面計(jì)算時(shí)取長度系數(shù)（按兩端鉸支），這種情況對(duì)于除上下托外中部桿件約束條件是吻合的。但對(duì)于上下托則有一定出入。按一端固定，另一端自由約束條件，計(jì)算上托幾個(gè)數(shù)據(jù)。橫截面積A=m2回轉(zhuǎn)半徑i==m長度系數(shù)（按一端固定，另一端自由）長細(xì)比λ=據(jù)此判斷為非細(xì)長桿臨界應(yīng)力臨界力承載力損失為20%。無論是鉸結(jié)還是剛結(jié)假定，前提是碗扣旋緊，否則計(jì)算就沒有任何意義了。在預(yù)壓完成后，由于受力，桿件變形等影響到碗扣松動(dòng)，在安裝底模時(shí)應(yīng)重新對(duì)所有碗扣檢查擰緊。三、搭設(shè)偏差這里主要考查一下上托。支架搭設(shè)時(shí)桿件頂部采用上托與分配梁接觸承受豎向荷載。橫梁與上托的不縫中對(duì)桿件承載能力影響很大。受力模型閱者可以參考材料力學(xué)教材中壓桿穩(wěn)定章節(jié)內(nèi)容，采用一端自由，另一端固定圖例，只中多一項(xiàng)偏心距。經(jīng)過推算，撓曲線方程成立時(shí)有式中結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，取部分參數(shù)試算：從第一行數(shù)據(jù)看，桿件承載能力損失69%；從第四行數(shù)據(jù)看桿件承載能力損失74%。而現(xiàn)場值有的達(dá)到30mm。以上計(jì)算中可以看出橫梁與上托的不縫中造成的偏心受壓對(duì)桿件承載能力的影響是非常大的。所以在支架與模板設(shè)計(jì)體系中要予以重視。上面數(shù)據(jù)上對(duì)的影響是平方級(jí)，規(guī)范規(guī)定上托自由長度不得大于50cm，對(duì)上面數(shù)據(jù)重新給定值計(jì)算值：如果在上托上部采用水平方向連接，則可以對(duì)值進(jìn)一步減小。比如取時(shí)，對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)重新計(jì)算值：從第一行數(shù)據(jù)看（108/40），桿件承載能力提高270%。這種處理對(duì)上、下托承載能力的提高是明顯的。所以應(yīng)充分重視上托頂部平連，對(duì)下托進(jìn)行掃地桿平連。四、地基影響很多場合，支架搭設(shè)區(qū)地基性質(zhì)有很大不同。比如跨高速公路時(shí)在路面、邊坡、原地面上顯然不同；又如在橋墩邊搭設(shè)支架現(xiàn)澆連續(xù)梁邊跨時(shí)，支架地基將處于剛性承臺(tái)、基坑回填區(qū)（有的還有泥漿池回填區(qū)）、原地面不同地基上；有的地基處于濕陷性地質(zhì)上，對(duì)水非常敏感。地基承載能力差距很大。在處理這類問題時(shí)除了計(jì)算沉降值外，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注沉降不均的影響。有時(shí)這種影響是問題的主要方面。由于施工時(shí)難免存在水的影響，在對(duì)地基處理時(shí)應(yīng)采用水穩(wěn)定性好的材料，并做好排水工作，施工過程中應(yīng)保持地下水位，防止對(duì)地基承載力產(chǎn)生影響。從剛性地基到柔性地基應(yīng)注意要有“過渡段”理念，防止相鄰桿件沉降突變。不同荷載段落應(yīng)注意區(qū)別對(duì)待（比如，現(xiàn)澆箱梁腹板處支架與地基處理應(yīng)合理加強(qiáng)）。五、預(yù)壓工作對(duì)于支架體系，預(yù)壓是必須的。預(yù)壓時(shí)加荷，規(guī)范有明確規(guī)定。比如說模仿施工過程加荷，現(xiàn)場操作有一定困難，但不可以拋開基本原則。某橋?yàn)閽毂O(jiān)施工方案，在施工0#塊時(shí)預(yù)壓材料使用預(yù)制混凝土立方塊，由于加載方法不對(duì)導(dǎo)致加荷時(shí)垮塌。事后分析時(shí)認(rèn)為0#塊兩邊底板有一定角度，預(yù)壓時(shí)已采用分配梁上覆模板形成，但兩邊支架的連結(jié)未加以檢算。加荷時(shí)也未對(duì)稱，只對(duì)一邊加荷，此時(shí)巨大的斜置的混凝土塊對(duì)桿件產(chǎn)生一個(gè)水平分力沒有被平衡，從而導(dǎo)致加荷的一邊垮塌。這個(gè)分析結(jié)論中所謂的因?yàn)樗椒至?dǎo)致垮塌是有疑問的。但重物斜置至少是不穩(wěn)定因素。從這個(gè)案例中，應(yīng)總結(jié)還有，一是加荷時(shí)底板應(yīng)做成水平，減少不穩(wěn)定因素；二是加載應(yīng)對(duì)稱，模仿施工情況，并增加穩(wěn)定性。另外，該垮塌支架加荷前未經(jīng)過任何驗(yàn)收手續(xù)。六、分配桁架材質(zhì)與搭設(shè)還是第五條所提案例，當(dāng)時(shí)從模板到上托的橫梁之間采用了木質(zhì)分配桁架。計(jì)算書上按拉壓桿考慮，但實(shí)際搭設(shè)時(shí)，桁架節(jié)點(diǎn)未嚴(yán)格固結(jié)，只用鋼釘簡單釘上。弦桿與分配梁隨意連結(jié)，也是采用鋼釘釘上，而不是在節(jié)點(diǎn)上傳力。更為嚴(yán)重的是所用木方質(zhì)量不合格，未經(jīng)處理的木方變形嚴(yán)重，且有較嚴(yán)重的腐蝕。從現(xiàn)場已破壞的木質(zhì)也可以明顯看出來。顯然，支架體系分析內(nèi)容遠(yuǎn)不止以上所談，比如未考慮風(fēng)載，因?yàn)楣c(diǎn)支架基本上在10米高左右，且風(fēng)力很小未掛擋風(fēng)。故小議時(shí)忽略該影響。以上是本人