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1、中交四局六公司“第四届专业干部培训班”脚手架安全技术工程培训,南京工业大学：李建生 二一五年四月,前 言,公路水运工程危险性较大分部分项工程是指公路水运建设项目在施工过程中存在的、可能导致作业人员群死群伤或造成重大不良社会影响的工程。依据国务院建设工程安全生产管理条例、交通运输部公路水运工程安全生产监督管理办法第二十三条所指的十项分部分项工程。 （九）大型临时工程中的大型支架、模板、便桥的架设与拆除；桥梁、码头的加固与拆除；,前 言,桥梁施工中所用的碗扣式脚手架支撑发生倒塌的事故非常多，产生该脚手架支撑倒塌的原因也非常多。 目前国内对于现浇箱梁的施工，多采用碗扣支架作为支撑系统。对于碗扣支撑体
2、系的计算，通常只是把空间受力模型简化为平面模型进行计算，且一般只对单根立杆进行受力分析，缺乏对横杆的考虑。 然而实际旌工中碗扣支架在承受荷载的过程中，为空间整体受力状态，加之上部荷载分布并不均匀，因此单纯的简化为平面计算并不是很恰当且也不经济。对于匝道高支撑碗扣支架的布置，仍然以单根立杆的强度、稳定性作为架体布置的依据，缺少架体的整体性分析，给施工带来了很大的风险。,4,一、支架的种类、特点与选择,支架的种类、特点与选择,在地势平坦、基底情况好、桥墩高度不大且无跨路的情况下多采用满堂撑支架，主要有碗扣式、门式、扣件式钢管脚手架，适用于各种现浇混凝土桥梁支撑排架。目前采用碗扣式支架较多。,6,(
3、1)满堂支撑架,1) 碗扣支架,2) 门式支架,3) 车辆行人的过道预留，并增设相关标志，标牌。,(2)六四式军用梁、贝雷架等组成支架及与钢管支架的组合结构,需要跨越桥梁，道路、通航河流、泄洪道、深谷、软弱地基等，可以采用六四式军用梁或贝雷桁架作支托桁架，再在其上搭设支架的施工方案；通过利用桥墩的承台支承军用梁或贝雷，用以承载支架所传递的待浇梁段重量。对于跨线桥，大跨度的承力结构可选用六四式军用梁或贝雷桁架作支托桁架。桁架间应有可靠水平连接，支墩可采用钢筋混凝土临时支墩、大直径钢管支墩、万能杆件组拼方塔支墩、或用碗扣支架密集搭设的重型支墩。,支 撑 架,型钢+贝雷桁架+碗组成的组合支架, 钢管
4、+型钢+贝雷桁架组成的组合支架,9,钻孔桩+混凝土柱+型钢+ 贝雷+碗扣支架组成组合支架,混凝土枕梁+贝雷+碗扣支架跨越沼泽地,支 撑 架,10,支 撑 架,钢管+型钢+军用梁组成的组合支架,六五军用墩+ 型钢+六四军梁组成的组合支架,11,(3)门式支架+型钢组成的支撑架,活荷载从上到下分别递减传于支架立柱,计算支撑小楞的大楞 活载1.5kN/m2,计算面板及小楞 活载2.5kN/m2,计算支撑大楞的支架 活载1.0kN/m2,现浇箱梁支架预压,贝雷支架,标准成为习惯，习惯符合标准，结果达到标准。,碗扣支架,建设工程脚手架工程安全相关的规范,（1）行业标准建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
5、JGJ130-2011。 （2）行业标准建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范JGJ1282010 。 （3）行业标准建筑施工承插式盘扣钢管支架安全技术规程 JGJ2312010 。 （4）行业标准建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范。 JGJ1662008 。 （5）行业标准建筑施工工具式脚手架安全技术规范JGJ202-2010。 （6）行业标准钢管满堂支撑预压技术规范 JGJ194-2009。 （7）（手册不能作为依据）,15,二、碗扣式脚手架在桥梁支撑 应用中存在的问题及对策,碗扣支撑架的模糊概念,碗扣式脚手架由英国SGB公司最早发明推出的，是一款优秀的杆件式脚手架系统。 被广泛地应用于化工
6、厂、炼油厂、油田以及大型船舰维修等荷载相对较高的领域。（没有考虑到桥梁） 第一、碗扣式脚手架的原始设计中有锁片式斜杆，我国在引进碗扣式脚手架系统的时候，乃至颁布的JGJ 166-2008 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范中，取消了原设计中锁片式斜杆和扣件式斜杆，造成系统在应用时，许多时候根本没有斜撑。,碗扣支撑架的模糊概念,大量的脚手架倒塌事故，均与缺乏斜杆而导致架体整体失稳有关。不符合设计支撑系统的原则不说，单从系统稳定性的角度来看，碗扣式脚手架也不是桥梁支撑的最佳选择。碗扣式脚手架许多优秀的设计，用做支撑系统根本用不到，但其结点缺乏斜杆安装位置的弱点，却恰恰是另外一个致命的弱点。 考虑到系
7、统的稳定性，安装斜杆是必须的。,1、采用专用外斜杆的脚手架,建筑施工碗扣式钢管脚手架安全规范,碗扣支撑架的模糊概念,第二、工艺上，把原设计中采用锻钢的上碗和横杆锁片改成铸钢，甚至有很多产品采用球铁或玛钢件，这就大大降低了结点的强度，彻底颠覆了原设计的整体思路。 锻钢与铸钢有何区别 ？锻钢件是将钢铁经过锻打、锻压等热加工的方法，消除和改善材料的组织结构和铸造孔隙、粗大柱状晶等内部缺陷，使材料内部的组织更加致密、均匀，从而从很大程度上提高了材料的强度和韧性，但形状受加工方法的限制。 铸钢件是通过把高温冶炼融化的铁水，浇注到模具中，冷却后出模而成，材料内杂质较多，材料较脆，强度差，内应力大，内部组织
8、松散。,碗扣支撑架的模糊概念,第三、英国人原设计的钢管，均采用Q395以上的强度，壁厚也在3.5mm以上。 而JGJ 166-2008 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范中，规定使用Q235的材质，大大降低了产品的荷载承受能力。实际应用中的产品，壁厚多为3.0mm甚至更薄，性能更为降低。如果真是这样的话，到不如采用盘扣式脚手架，还多了斜杆的应用方便。我国修改后的碗扣式脚手架系统，是个极为失败的系统，在没有体会原设计思路的前提下，对其许多优秀的设计细节，轻易地做了错误地修改。很多很多的细节。JGJ 166-2008中，方向性的错误。,碗扣支撑架的模糊概念,3.2主要构配件材料要求； 1钢管规格应为
9、48mm3.5mm，钢管壁厚应为3.5+0.25(-0)mm.（3.375） 2立杆连接处外套管与立杆间隙应小于或等于2mm，外套管长度不得小于160mm，外伸长度不得小于110mm。 3钢管焊接前应进行调直除锈，钢管直线度应小于1.5L1000(L为使用钢管的长度)。 4焊接应在专用工装上进行。 5构配件外观质量应符合规范要求。,碗扣支撑架的模糊概念,规范要求高，市场上钢管壁厚更薄？,碗扣支撑架的模糊概念,钢 管 合 格 率 为 零！,碗扣式支撑架更加糟糕自已加工,采用钢管直接切弧焊接的钢性节点设计。采用焊接而做到钢性节点的缺点结点的承载能力会大大降低。金属材料的物理性能会发生极大。,现场抽
10、样检测情况,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,1）对地基的要求： 7. 2.1脚手架基础必须按专项施工方案进行施工，按基础承载力要求进行验收。（基础承载力验收表）。 基底必须严格夯实抄平。当基底处于较深的填土层之上或架子较高时，应加做厚度不小于400mm的灰土层或厚度不小于200mm的钢筋混凝土基础梁，其上再加设垫板或垫木。地面不平时，亦可用可调支座调整。当立杆基底间的高差大于60cm时，则可用立杆错节来调整。立杆底座可用大钉把牢在垫木（板）上。 底座高度不宜大于15cm，立杆伸出最底层和最顶层高度应小于20cm。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,2.2脚手架支撑倒塌
11、原因分析 通过现场调研和收集大量的资料发现，支撑架倒塌事故的原因，总的来讲主要是由于经营管理机制落后，施工单位认识不够，模板和脚手架末经过认真设计计算，支架系统强度不足，稳定性差而造成的。 将支架系统设计及施工中存在的基本问题归纳为如下几个方面。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,1.材料问题： 按标准要求，钢管为483.5的焊接普碳钢管或482.5的低合金钢管。但许多生产厂家为抢占市，低价竟争，生产 的普碳钢管壁厚为3.03.2mm，而施工单位仍按3.5mm计算，这使惯性矩损失10%左右；一些施工企业为降低费用，对许多经过多年、壁厚减薄的钢管仍旧使用，使这些钢管的惯性矩进一步减小
12、。同时钢管材料本身性能不保证，材料锈蚀 或磨损严重，有的局部弯曲或开裂，这些都是造成脚手架支撑系统强度、稳定性不足的重要因素。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,2.支架搭 设的临时性： 在整个桥梁施工中，脚手架支架系统只占桥梁施工量的很小部分，而且碗扣式脚手架搭设过程容易，相对于复杂的桥梁结构方面的施工，其重要性常忽略：更因为是短期行为，有些企业不愿应用新型产品。 3.缺少明确的强度、稳定性计算： 在桥梁施工中，支架搭设常依据经验布置，缺少在各种施工荷载下的受力分析及验算。同时，碗扣式脚手架支架系统的杆件和节点成千上万 ，计算复杂，至今没有准备的设计和计算脚手架支撑系统的计算模型
13、、计算方法和计算程序。 4.计算过程粗糙： 在桥梁施工中，尽管有些企业也进行了简单的计算，但计算简图采用钢结构的铰接节点，各杆交于一点。实际节点并非完全铰接，存在一定的偏心，也存在一定弯矩。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,5.搭设方案不合理： 由于支撑搭设缺少精确计算，仅凭经验，搭设方案具有很大的随意性，从而造成支撑系统强度不足，一些构件上的荷载超过其限承载力：稳定性差，缺少斜支撑用来承载水平荷载或斜支撑用量不足而失稳。 6.管理问题： 施工现场管理混乱，操作人员随意性大，末严格按设计要求安装和拆除支撑或安装不合格。 7.支撑系统受力复杂： 脚手架支撑的倒塌破坏常发生在混凝土过
14、程中。即随着结构自重的增加，支撑承受的竖向荷载越来越大；同时存在混凝土的流动、振捣和混凝土对模板的侧向压力等水平荷载，这些荷载非常大；但又无法精确计算，从而使支撑设置不合理而产生失稳倒坍。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,8.混凝土的浇筑方式、浇筑顺序： 浇筑时作用在支撑上的荷载属于区域荷载，而一般结构设计常用均匀荷载。所以加载路径不当时，就会引发脚手架支撑的倒塌。如在混凝土浇筑过程中因阶段性非对称载重引起的倒塌，即浇筑面积大，灌浆时间长，系统会有不同的极限承载值。同时因浇筑过程中反力放大效应，造成支撑系统部分区域产生屈服（一部分支撑达到屈服，模板沉陷，末干混凝土移向该处），最后
15、导致倒塌。 9.地基处理不当： 从历年来桥梁施工事故统计可知，大约有40%支撑倒坍是由于地基沉降、滑坡 、坍塌等地基处理不当引起的。由于某处支撑的局部沉降倾斜 ，外荷载向该处集中致使该处承载力不足或稳定性差而引起整个结构的倒塌。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,2.3解决倒塌的对策 2.3.1进行合理的设计和计算 1以现行公路桥涵钢结及木结构设计规范JTJ025-86 的基本原则和规定，把脚手架支撑的实测和试验资料和工程施工经验结合起来，解决脚手架支撑设计中的理论和方法。 2研究脚手架支撑在各种施工荷载下的受力分析及稳定性验算。根据脚手架支撑的结构和实际受力情况，略去一些因素，简
16、化一些因素，给出较为合理的计算简图和计算公式或给出试验统计式及必要的调整系数。并尽量利用现行的结构规范的习惯设计程序，相关公式和计算资料。在统计不充分时，可参考经验给出，并用传统的安全系数和国际上的规定予以对比和校验。,碗扣式脚手架在桥梁支撑应用中存在的问题及对策,3脚手架支撑必须具有受力明确的稳定结构和足够的整体与单肢的稳定承载能力。对荷载超限和构架尺寸加大的部位，应根据计算结果对其结构予以加强。 4在确定脚手架支撑构结的适宜形式和尺寸时，应充分考虑工程的造形、作业面的宽度 、高度等施工要求：对重荷载应根据具体使用条件，采取缩小立杆间距、下部使用双立杆等措施。在采用双立杆时，应对其结构进行设计并提出搭设、使用 、拆除的相关要求。 5按现行脚手架支撑及其它相关安全技术规范的规定，对脚手架支撑杆配件的规格、质量 、允许缺陷，构架节点的构造，脚手架支撑的搭设和拆除除作业，以及其他技术和安全方面的要求，做出具体的要求和规定。 6 发挥计算机技术的功能，由于计算机和信息技术的飞速发展，计算机已渗透到各个学科的理论研究和实际应
