大直徑簡倉模板支撐體系：設計創(chuàng)新與施工監(jiān)測實踐一、引言1.1研究背景與意義大直徑筒倉作為一種重要的儲料構筑物，在現(xiàn)代工業(yè)領域占據(jù)著舉足輕重的地位，被廣泛應用于糧食、水泥、煤炭、化工等多個行業(yè)。其主要作用是儲存各種粉狀、粒狀或塊狀的物料，以滿足生產(chǎn)、運輸和銷售過程中的儲存需求。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和對儲存效率要求的日益提高，大直徑筒倉因其具有儲存量大、占地面積小、機械化程度高、密封性好等諸多優(yōu)勢，越來越受到工程界的青睞。例如，在糧食行業(yè)，大直徑筒倉能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的糧食儲存，有效減少糧食損耗，保障糧食安全；在水泥生產(chǎn)中，可對水泥成品進行高效儲存，便于后續(xù)的調(diào)配和運輸。在大直徑筒倉的建設過程中，模板支撐體系的設計與施工監(jiān)測是至關重要的環(huán)節(jié)。模板支撐體系作為筒倉施工的臨時結構，承擔著新澆筑混凝土的重量、施工荷載以及其他可能出現(xiàn)的附加荷載，其設計的合理性和施工的可靠性直接關系到整個工程的安全與質(zhì)量。如果模板支撐體系設計不合理，可能導致在施工過程中出現(xiàn)體系失穩(wěn)、坍塌等嚴重事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，還可能引發(fā)人員傷亡，如某高層住宅樓在施工過程中，由于模板支撐系統(tǒng)設計不合理，導致坍塌事故，造成人員傷亡。從確保工程質(zhì)量方面來看，合理的模板支撐體系能夠保證混凝土在澆筑過程中保持正確的形狀和尺寸，使筒倉結構達到設計要求的強度和穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)裂縫、變形等質(zhì)量缺陷，從而減少后續(xù)維修和加固的費用。在施工進度方面，一個穩(wěn)定可靠的模板支撐體系能夠保證施工的連續(xù)性，減少因支撐體系問題導致的施工中斷和延誤，提高施工效率，縮短施工周期，有助于實現(xiàn)施工進度與安全性的和諧統(tǒng)一，提高工程項目的投資回報率。施工監(jiān)測則是對模板支撐體系在施工過程中的實際工作狀態(tài)進行實時跟蹤和數(shù)據(jù)采集，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)支撐體系可能存在的安全隱患，如桿件變形過大、應力超限等，為采取相應的處理措施提供科學依據(jù)。同時，施工監(jiān)測數(shù)據(jù)還可以用于驗證模板支撐體系設計的合理性，對設計方案進行優(yōu)化和完善，為后續(xù)類似工程的設計與施工提供寶貴的經(jīng)驗參考。由此可見，深入研究大直徑筒倉模板支撐體系的設計與施工監(jiān)測，對于保障工程安全、提高工程質(zhì)量、控制施工進度以及降低工程成本都具有重要的現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在大直徑筒倉模板支撐體系設計理論方面，國外起步較早，已形成較為成熟的設計理念和規(guī)范體系。早期，國外學者主要基于彈性力學和材料力學理論，對模板支撐體系的受力性能進行分析，建立了一些簡化的力學模型，如將支撐結構視為平面桁架或剛架，通過理論計算求解桿件內(nèi)力和變形。隨著計算機技術和有限元理論的發(fā)展，國外開始廣泛運用有限元軟件對模板支撐體系進行精細化模擬分析，能夠考慮結構的非線性、材料特性以及復雜的邊界條件等因素，使設計結果更加準確可靠。例如，利用ANSYS、ABAQUS等軟件對大直徑筒倉模板支撐體系進行建模分析，研究不同工況下結構的應力分布、變形規(guī)律以及穩(wěn)定性。同時，國外在設計理論中還注重對結構可靠性的研究，引入概率統(tǒng)計方法評估支撐體系在各種不確定因素影響下的失效概率，為設計提供更科學的依據(jù)。國內(nèi)對大直徑筒倉模板支撐體系設計理論的研究也取得了顯著成果。在借鑒國外先進經(jīng)驗的基礎上，結合國內(nèi)工程實際情況，開展了大量的理論研究和試驗分析。國內(nèi)學者針對大直徑筒倉的結構特點，提出了一些適合我國國情的設計方法和理論。例如，在考慮筒倉施工過程中各種荷載組合的情況下，對模板支撐體系的承載能力和穩(wěn)定性進行了深入研究，建立了相應的設計計算公式和方法。同時，國內(nèi)也積極開展對新型模板支撐體系的研究，如新型腳手架、鋼支撐體系等，探索其在大直徑筒倉施工中的應用可行性和設計要點。在施工技術方面，國外發(fā)展出了多種先進的施工工藝和技術?；Ｊ┕ぜ夹g在國外應用廣泛，通過連續(xù)提升模板，實現(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑，大大提高了施工效率，減少了施工縫，保證了筒倉結構的整體性。在模板材料方面，國外采用了高強度、輕質(zhì)的新型材料，如鋁合金模板，其具有重量輕、拆裝方便、可重復使用等優(yōu)點，能夠有效提高施工速度和質(zhì)量。在施工設備方面，國外配備了先進的自動化施工設備，如大型塔式起重機、混凝土輸送泵等，能夠滿足大直徑筒倉施工中對材料吊運和混凝土澆筑的要求。國內(nèi)在大直徑筒倉施工技術方面也不斷創(chuàng)新和發(fā)展?；?、爬模等先進施工技術在國內(nèi)得到了廣泛應用和改進。例如，河北建工集團省四建公司研發(fā)的“超大直徑筒倉無徑向拉桿滑升模板體系”，突破了傳統(tǒng)建倉模式，解決了鋼筋混凝土筒倉建設中效率低、成本高、安全性差等問題，處于國內(nèi)領先水平。在模板支撐體系的搭建方面，國內(nèi)也形成了一套成熟的施工工藝和流程，注重施工過程中的質(zhì)量控制和安全管理。同時，國內(nèi)還積極探索將信息化技術應用于大直徑筒倉施工中，如利用BIM技術進行施工模擬和進度管理，提高施工的精細化程度和協(xié)同效率。在監(jiān)測方法方面，國外運用先進的傳感器技術和監(jiān)測系統(tǒng)對模板支撐體系進行實時監(jiān)測。例如，采用光纖傳感器、應變片等監(jiān)測桿件的應力和應變，利用位移傳感器監(jiān)測結構的變形，通過無線傳輸技術將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)對支撐體系的遠程監(jiān)控和預警。同時，國外還開發(fā)了一些基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的結構健康評估系統(tǒng)，能夠?qū)χ误w系的工作狀態(tài)進行實時評估和分析，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。國內(nèi)在大直徑筒倉模板支撐體系監(jiān)測方法方面也取得了一定的進展。除了采用傳統(tǒng)的監(jiān)測儀器如水準儀、經(jīng)緯儀等進行人工監(jiān)測外，也逐漸引入先進的自動化監(jiān)測技術。例如，通過在模板支撐體系關鍵部位布置傳感器，實現(xiàn)對結構應力、變形等參數(shù)的實時監(jiān)測，并利用數(shù)據(jù)分析軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析，當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預警值時及時發(fā)出警報。此外，國內(nèi)還注重將監(jiān)測結果與設計理論相結合，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證設計的合理性，為后續(xù)工程的設計和施工提供參考。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于大直徑筒倉模板支撐體系設計原則與施工監(jiān)測要點，旨在為工程實踐提供科學、可靠的指導依據(jù)。在模板支撐體系設計原則方面，深入剖析荷載取值與組合方法，精準考量新澆筑混凝土的自重、施工人員和設備荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載以及風荷載等多種因素，依據(jù)相關規(guī)范和工程實際，確定最不利荷載組合，為后續(xù)設計提供準確的數(shù)據(jù)基礎。例如，對于風荷載，需結合當?shù)氐臍庀筚Y料和筒倉的高度、體型等因素，采用合適的風荷載計算模型，確保設計的安全性和經(jīng)濟性。對結構選型與布置進行研究，綜合分析筒倉的結構特點、施工工藝和場地條件等因素，選擇最為適宜的模板支撐體系結構形式，如扣件式鋼管腳手架、碗扣式鋼管腳手架或盤扣式鋼管腳手架等，并合理規(guī)劃支撐體系的立桿間距、橫桿步距和剪刀撐設置，保障結構的穩(wěn)定性和承載能力。以某工程為例，根據(jù)筒倉的直徑和高度，經(jīng)過對比分析，選用了盤扣式鋼管腳手架作為模板支撐體系，通過合理布置立桿和橫桿，有效提高了支撐體系的穩(wěn)定性。在材料選擇與強度計算方面，依據(jù)荷載計算結果和結構設計要求，挑選滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求的模板和支撐材料，如鋼材、木材或新型復合材料等，并嚴格按照相關規(guī)范進行材料的強度計算和驗算，確保材料在施工過程中能夠安全可靠地工作。對于鋼材的選擇，要考慮其屈服強度、抗拉強度等力學性能指標，根據(jù)實際受力情況進行強度計算，確保鋼材的選用既滿足安全要求，又不會造成材料浪費。施工監(jiān)測要點方面，明確監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測點布置，重點監(jiān)測模板支撐體系的變形、應力和位移等參數(shù)，在關鍵部位如立桿底部、橫桿節(jié)點和支撐體系的邊緣等位置合理設置監(jiān)測點，以全面、準確地獲取支撐體系的工作狀態(tài)信息。在某大直徑筒倉施工中，在立桿底部設置了壓力傳感器監(jiān)測應力，在橫桿節(jié)點處設置了位移傳感器監(jiān)測變形，通過這些監(jiān)測點的布置，能夠及時掌握支撐體系的受力和變形情況。確定監(jiān)測頻率與預警值，根據(jù)施工進度和支撐體系的受力特點，制定科學合理的監(jiān)測頻率，在混凝土澆筑過程中加密監(jiān)測，實時跟蹤支撐體系的變化情況，并依據(jù)相關規(guī)范和工程經(jīng)驗，確定合理的預警值，當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預警值時，及時發(fā)出警報，以便采取相應的處理措施，避免事故的發(fā)生。如在混凝土澆筑初期，每30分鐘監(jiān)測一次，隨著澆筑高度的增加，適當縮短監(jiān)測時間間隔，當變形監(jiān)測數(shù)據(jù)達到允許變形值的80%時，發(fā)出預警信號。對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與處理方法進行研究，運用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件和方法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深入分析，繪制變形曲線、應力變化圖等，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的異常趨勢和規(guī)律，為評估支撐體系的安全性提供科學依據(jù)，并根據(jù)分析結果，對支撐體系的設計和施工提出優(yōu)化建議，不斷完善工程方案。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)某部位的應力增長過快，經(jīng)分析是由于支撐布置不合理導致，及時調(diào)整了支撐布置，確保了支撐體系的安全。1.3.2研究方法本研究綜合運用案例分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測等多種方法，以確保研究的全面性、準確性和可靠性。案例分析法方面，廣泛收集國內(nèi)外多個大直徑筒倉模板支撐體系的設計與施工案例，深入剖析這些案例在設計思路、施工工藝和監(jiān)測方法等方面的成功經(jīng)驗與失敗教訓。通過對不同案例的對比研究，總結出具有普遍性和指導性的設計原則與施工監(jiān)測要點，為本次研究提供豐富的實踐參考。例如，對某成功案例中模板支撐體系的結構選型和荷載取值進行詳細分析，學習其在設計過程中的優(yōu)化方法；對某失敗案例中支撐體系坍塌的原因進行深入探究，從中吸取教訓，避免在本研究中出現(xiàn)類似問題。數(shù)值模擬方法上，借助專業(yè)的結構分析軟件如ANSYS、SAP2000等，建立大直徑筒倉模板支撐體系的三維有限元模型。在模型中，精確模擬各種荷載工況，包括不同施工階段的荷載組合、風荷載和地震作用等，全面分析支撐體系在不同工況下的應力分布、變形情況和穩(wěn)定性。通過數(shù)值模擬，可以直觀地了解支撐體系的力學性能，提前發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并對設計方案進行優(yōu)化和改進。如通過改變模型中的立桿間距和橫桿步距等參數(shù)，分析其對支撐體系穩(wěn)定性的影響，從而確定最優(yōu)的結構布置方案?，F(xiàn)場監(jiān)測法中，在實際大直徑筒倉工程施工現(xiàn)場，按照預先制定的監(jiān)測方案，運用先進的監(jiān)測儀器和設備，如全站儀、水準儀、應變片和位移傳感器等，對模板支撐體系的變形、應力和位移等參數(shù)進行實時監(jiān)測。將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結果進行對比分析，驗證數(shù)值模擬的準確性和可靠性，同時通過實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中支撐體系出現(xiàn)的問題，為施工決策提供科學依據(jù)，確保工程施工的安全進行。在某工程現(xiàn)場，通過實時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)支撐體系的某部位變形超出預期，及時采取了加固措施，避免了事故的發(fā)生。二、大直徑簡倉模板支撐體系設計理論基礎2.1設計規(guī)范與標準解讀大直徑筒倉模板支撐體系的設計需嚴格遵循一系列規(guī)范與標準，這些規(guī)范和標準是保障工程安全與質(zhì)量的重要依據(jù)，涵蓋材料、結構等多方面要求。在材料規(guī)格方面，以常用的鋼管材料為例，依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》（JGJ130-2011），用于模板支撐體系的鋼管應采用外徑48.3mm，壁厚3.6mm的焊接鋼管。其材質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700中Q235級鋼的規(guī)定，確保鋼管具有良好的強度和韌性，以承受施工過程中的各種荷載。在實際工程中，若使用不符合規(guī)格的鋼管，如壁厚不足，可能導致鋼管在承受較大壓力時發(fā)生變形甚至斷裂，危及施工安全。再如《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規(guī)程》（JGJ231-2010）對盤扣式鋼管支架的鋼管也有明確規(guī)定，其材質(zhì)應符合低合金高強度結構鋼GB/T1591中Q345級鋼的規(guī)定，不同類型的鋼管支架對材料的要求雖有差異，但都旨在保證支撐體系的承載能力。對于木材，如木模板和木楞，要滿足相應的材質(zhì)標準。木模板應具有一定的強度和剛度，能夠承受混凝土澆筑時的側壓力和振搗荷載，且表面應平整光滑，以保證混凝土表面質(zhì)量。木楞的尺寸和材質(zhì)也需符合設計要求，一般常用的木楞尺寸有50mm×100mm、80mm×80mm等，材質(zhì)應選用質(zhì)地堅硬、無腐朽和蟲蛀的木材，如松木、杉木等，以確保其在支撐體系中能有效發(fā)揮作用。在結構構造要求上，立桿間距和步距設置至關重要。按照《混凝土結構工程施工規(guī)范》（GB50666-2011），采用扣件式鋼管作模板支架時，立桿縱距、立桿橫距不應大于1.5m，支架步距不應大于2.0m。合理的立桿間距和步距能保證支撐體系的穩(wěn)定性和承載能力。若立桿間距過大，會使單根立桿承受的荷載過大，容易導致立桿失穩(wěn)；步距過大則會降低支撐體系的整體剛度，在受到荷載作用時易產(chǎn)生較大變形。在高大模板支撐體系中，對立桿間距和步距的要求更為嚴格，以確保施工安全。如在某大直徑筒倉的模板支撐體系中，根據(jù)筒倉的結構特點和施工荷載，經(jīng)過計算分析，確定立桿縱距為1.2m，橫距為1.2m，步距為1.5m，通過合理設置這些參數(shù)，有效保障了支撐體系的穩(wěn)定性。剪刀撐的設置也不可或缺。規(guī)范要求支架周邊應連續(xù)設置豎向剪刀撐，支架長度或?qū)挾却笥?m時，應設置中部縱向或橫向的豎向剪刀撐，剪刀撐的間距和單幅剪刀撐的寬度均不宜大于8m，剪刀撐與水平桿的夾角宜為45°-60°。剪刀撐能夠增強支撐體系的整體穩(wěn)定性，防止其在水平力作用下發(fā)生側向位移或失穩(wěn)。在實際施工中，必須嚴格按照規(guī)范要求設置剪刀撐，確保其連接牢固，發(fā)揮應有的作用。2.2力學原理與計算方法大直徑筒倉模板支撐體系在施工過程中承受著多種荷載，其力學原理基于結構力學和材料力學理論。從結構力學角度來看，支撐體系可視為一個復雜的空間結構，各桿件之間通過節(jié)點相互連接，共同承受和傳遞荷載。以扣件式鋼管腳手架支撐體系為例，立桿主要承受軸向壓力，將上部傳來的荷載傳遞至基礎；橫桿則起到連接立桿、約束立桿側向變形以及承受和傳遞水平荷載的作用。在實際工程中，當進行混凝土澆筑時，新澆筑混凝土的重力會通過模板傳遞給立桿，此時立桿就如同受壓桿件，需要具備足夠的抗壓能力來維持結構的穩(wěn)定。從材料力學方面分析，支撐體系的材料性能直接影響其承載能力。例如，鋼材具有較高的強度和良好的韌性，能夠承受較大的拉力、壓力和剪力。在計算支撐體系的力學性能時，需要考慮材料的彈性模量、屈服強度、抗拉強度等參數(shù)。以鋼管為例，其彈性模量決定了在受力時的變形程度，屈服強度則是衡量鋼管能否正常工作的關鍵指標，當鋼管所受應力超過屈服強度時，會發(fā)生塑性變形，影響支撐體系的安全性。在立桿穩(wěn)定性計算方面，依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》（JGJ130-2011），不考慮風荷載時，立桿穩(wěn)定性計算公式為：N/ΦA≤f；考慮風荷載時，計算公式為：N/φA+Mw/W≤f。其中，N為計算立桿段的軸向力計算值，它綜合考慮了模板、混凝土、施工人員及設備等荷載對立桿產(chǎn)生的軸向壓力；Φ為軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，該系數(shù)與立桿的長細比密切相關，長細比越大，穩(wěn)定系數(shù)越小，立桿的穩(wěn)定性越差；A為立桿的截面面積，它反映了立桿抵抗壓力的有效面積；f為鋼材的抗壓強度設計值，由鋼材的材質(zhì)決定；Mw為風荷載產(chǎn)生的彎矩，在有風環(huán)境下，風會對支撐體系產(chǎn)生水平作用力，從而使立桿產(chǎn)生彎矩；W為立桿的截面抵抗矩，用于衡量立桿抵抗彎曲變形的能力。在某大直徑筒倉模板支撐體系中，通過計算得到某根立桿的軸向力計算值N為10kN，根據(jù)立桿的尺寸計算出其長細比，進而查得穩(wěn)定系數(shù)Φ為0.8，立桿截面面積A為489mm2，鋼材抗壓強度設計值f為205N/mm2，經(jīng)計算N/ΦA的值小于f，表明該立桿在當前荷載工況下具有足夠的穩(wěn)定性。地基承載力計算同樣關鍵。立桿基礎底面的平均壓力應滿足公式：pk≤fg。其中，pk為腳手架立桿基礎底面處的平均壓力標準值，它是由上部結構傳至基礎頂面的軸向力標準值Nk與基礎底面面積A的比值確定；fg為地基承載力設計值，其計算需考慮地基承載力標準值fgk和地基承載力調(diào)整系數(shù)kc。在實際工程中，若地基承載力不足，可能導致基礎沉降，進而使支撐體系失穩(wěn)。如在某工程現(xiàn)場，通過地質(zhì)勘察確定地基承載力標準值fgk為150kN/m2，根據(jù)現(xiàn)場地基處理情況，取地基承載力調(diào)整系數(shù)kc為0.5，經(jīng)計算得到地基承載力設計值fg為75kN/m2。通過對上部結構傳至基礎頂面的軸向力標準值Nk的計算，并結合基礎底面面積A，計算出立桿基礎底面的平均壓力標準值pk為60kN/m2，小于fg，說明地基能夠滿足支撐體系的承載要求。三、大直徑簡倉模板支撐體系設計案例分析3.1案例一：神華億利能源選煤廠筒倉鋼平臺設計神華億利能源選煤廠的原煤及產(chǎn)品儲運工程規(guī)模宏大，其中包含8個直徑達25m的單體筒倉，這些筒倉的倉頂均設計為錐形頂板，其獨特的結構設計對施工工藝提出了較高要求。筒倉壁高46m，總高度更是達到了57.3m，壁厚為0.4m，混凝土強度等級均為C40，如此的建筑規(guī)模和結構特點，使得該工程在施工過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。整個工程采用柔性滑模施工工藝，這一工藝具有施工速度快、混凝土連續(xù)性好等優(yōu)點，但其在錐殼和頂板施工階段，模板支撐體系的設計與搭建成為了工程的難點和關鍵。在錐殼施工階段，模板支撐體系需承受新澆筑混凝土的重量、施工人員和設備的荷載以及其他可能出現(xiàn)的附加荷載，其穩(wěn)定性和承載能力直接影響到施工的安全與質(zhì)量。為此，針對該工程的筒倉下部結構形式，特別是倉的漏斗布置情況，設計團隊經(jīng)過深入研究和分析，提出了兩種鋼平臺布置方案。第一種方案是將平臺柱布置于地面，且柱穿過漏斗口。從施工流程角度來看，此方案具有一定的優(yōu)勢，鋼平臺可先于漏斗安裝，這就為錐殼和漏斗的交叉作業(yè)創(chuàng)造了條件，能夠在一定程度上縮短施工周期。由于柱距較大，使得整個支撐體系的穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)。為了保證支撐體系的承載能力，就需要使用大量的鋼材來增強結構強度，這無疑會大幅增加工程成本。施工組織方面也較為困難，柱穿過漏斗口的設計增加了施工的復雜性，對施工人員的技術水平和施工管理的協(xié)調(diào)能力提出了更高要求。第二種方案是將平臺柱布置于漏斗柱頂部。從材料使用角度分析，此方案的突出優(yōu)點是鋼平臺用鋼量小，相較于第一種方案，能夠有效降低工程成本。在施工操作上，組裝方便，減少了施工過程中的難度和工作量，提高了施工效率。同時，這種布置方式使得支撐體系的受力更加合理，增強了整個結構的穩(wěn)定性，降低了施工過程中的安全風險。綜合對比兩種方案在經(jīng)濟、施工周期和安全等多方面的因素后，最終選定了第二種方案。在經(jīng)濟方面，第二種方案的用鋼量小，直接降低了材料成本，符合工程的經(jīng)濟性要求。施工周期上，其組裝方便的特點能夠加快施工進度，縮短整個工程的工期，減少了時間成本。安全角度而言，合理的受力結構和穩(wěn)定的支撐體系降低了施工過程中的安全隱患，保障了施工人員的生命安全和工程的順利進行。3.2案例二：廣州市某糧倉快速拆裝支撐平臺設計廣州市某糧倉項目規(guī)模宏大，包含14座鋼筋混凝土淺圓倉，每座淺圓倉內(nèi)徑達27m，這種大直徑的設計使得倉容大幅增加，能夠滿足大規(guī)模糧食儲存的需求。筒倉檐口標高為21.95m，筒壁厚250mm，在標高3.4m以下設有一層高500mm的砼板層，為筒倉的結構穩(wěn)定性提供了一定的支撐。倉頂設計為鋼筋砼圓錐殼，坡度27°，并設有外沿溝，沿口標高22.70m、倉頂標高28.15m，如此獨特的倉頂結構對施工工藝提出了極高的要求。在該項目中，快速拆裝支撐平臺的設計思路巧妙地利用了組合貝雷架剛度大、拼裝靈活的特點。組合貝雷架由多片貝雷片通過銷子連接而成，其結構形式使其具有較大的抗彎和抗剪能力，能夠承受較大的荷載。在本項目中，采用多排貝雷架作為高空中支撐平臺的主受力結構，具體來說，選用中間三組雙排單層加強型貝雷架和兩邊各一組單排貝雷架組成整個平臺的支承體系，其中中間三組雙排貝雷片作為受力主構件，這種布局方式充分發(fā)揮了貝雷架的力學性能，確保了支撐平臺在高空中能夠穩(wěn)定承載。在地面將主要受力構件進行拼裝，形成相對完整的組件，然后吊運至高空進行組裝，極大地提高了施工效率，減少了高空作業(yè)的難度和風險。如在實際施工中，先在地面將貝雷片組裝成一定長度的單元，再通過塔吊等設備將其吊運至指定位置進行拼接，整個過程有條不紊，有效縮短了施工周期。該快速拆裝支撐平臺的施工工藝具有諸多特點。在大直徑筒倉倉壁上預留鋼板U型槽作為拆裝支撐平臺的支撐點，這一設計相較于在倉壁上留設鋼牛腿作支撐點具有明顯優(yōu)勢。鋼牛腿的設置需要在倉壁上進行復雜的焊接和錨固操作，施工難度較大，且存在焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，而預留鋼板U型槽施工相對簡單，只需在倉壁滑模施工過程中按照設計位置預埋U型槽即可。U型槽與支撐平臺的連接更加穩(wěn)固，能夠有效傳遞荷載，增強了支撐體系的安全性和可靠性。U型槽在施工完成后易于封堵，只需采用合適的材料進行填充和密封，即可保證倉壁的完整性和密封性，避免了因支撐點處理不當而可能出現(xiàn)的滲漏等問題。在倉壁滑模施工完成后，暫不拆除設備及施工平臺，而是將其巧妙地用于高空中吊裝貝雷架時工人操作站立平臺?；Ｊ┕て脚_通常具有較大的面積和穩(wěn)定的結構，能夠為工人提供一個安全、寬敞的操作空間。工人可以在這個平臺上進行貝雷架的吊運、拼接等操作，無需另行搭建專門的操作平臺，不僅節(jié)省了材料和人力成本，還保證了工人操作的安全、快捷。在吊裝過程中，工人可以利用滑模施工平臺上的防護設施，如欄桿、安全網(wǎng)等，有效防止高處墜落事故的發(fā)生，同時，平臺的穩(wěn)定性也為吊裝作業(yè)提供了良好的操作基礎，使得吊裝過程更加精準、高效。3.3案例三：某圓形儲煤筒倉有限元模型設計本案例以某市一圓形儲煤筒倉為研究對象，其直徑達30m，高度為60.7m，在工業(yè)儲煤領域具有一定的代表性?；A采用鋼筋混凝土灌注樁，承臺為整體筏板結構，這種基礎形式能夠為筒倉提供穩(wěn)定的支撐，確保其在長期使用過程中不會因基礎沉降等問題影響結構安全。9.3m標高以下筒壁厚度為600mm，9.3m標高以下倉壁采用木膠板倒模施工，該施工方式在保證施工質(zhì)量的同時，也適應了該部位筒壁的結構特點。主體筒倉施工時采用剛性平臺滑模施工，此次滑模高度為42.3m，9.3m-51.6m標高由倉壁和4根外扶壁柱組成，倉壁厚度400mm，混凝土強度等級均為C40，如此的結構設計和材料選用保證了筒倉主體結構的強度和穩(wěn)定性。下環(huán)梁底口標高為51.6m，環(huán)梁截面尺寸為800×2500，倉上錐殼壁厚為450mm，砼設計等級為C30，錐殼上環(huán)梁截面尺寸為800×1200，錐殼上環(huán)梁頂標高為60.7m，錐殼與倉壁呈45度，錐殼垂直高度為5.6m，一層框架底板設置4道框架主梁，梁截面為400×1200，連系梁截面尺寸為300×800，板厚為120mm，框架梁板砼設計等級為C35，這些詳細的結構參數(shù)為后續(xù)的有限元模型建立和分析提供了準確的數(shù)據(jù)基礎。在建?；炯俣ǚ矫?，考慮到支撐架的交叉節(jié)點采用直角扣件連接，具有一定抗扭剛度，故而將中心腳手架與滿堂支撐架節(jié)點設定為半剛性節(jié)點，這種假定更符合實際的節(jié)點受力情況，能夠提高模型分析的準確性。在桿件受力分析中，將其視為完全軸向受力，忽略受彎矩的影響，雖然在實際中桿件會受到彎矩作用，但在一定的簡化條件下，這種忽略可以在保證計算精度的前提下，降低計算的復雜程度。在計算荷載與施加荷載時，忽略動力荷載的影響，這是因為在本工程的主要施工工況下，動力荷載相對于其他荷載較小，對整體結構的影響可在一定程度上忽略不計，從而簡化計算過程。中心腳手架與鋼性平臺、地面的接點假定為鉸接，滿堂支撐架與剛性平臺的接點也假定為鉸接，這些鉸接假定能夠簡化結構的力學模型，便于進行后續(xù)的計算分析，同時也能較好地反映這些接點在實際結構中的受力特性。模型建立過程中，運用專業(yè)有限元軟件，首先對中心腳手架、剛性平臺及剛性平臺上滿堂腳手架進行建模。根據(jù)筒倉的實際結構尺寸，在軟件中精確繪制各構件的幾何形狀和位置關系，確保模型能夠真實反映實際結構。例如，按照筒倉的直徑、高度以及各部位的尺寸，準確設置中心腳手架的立桿高度、間距，剛性平臺的梁、板尺寸和布置方式等。在網(wǎng)格劃分時，根據(jù)分析精度和計算資源的限制，合理確定網(wǎng)格尺寸，對于關鍵部位如節(jié)點處和應力集中區(qū)域，采用較小的網(wǎng)格尺寸，以提高計算精度；對于受力相對均勻的部位，適當增大網(wǎng)格尺寸，以減少計算量，提高計算效率。對材料屬性進行準確設定，依據(jù)設計要求，鋼材的彈性模量、泊松比、屈服強度等參數(shù)均按照相應的國家標準取值，確保材料模型能夠準確反映實際材料的力學性能。加載過程充分考慮多種荷載工況。在恒載方面，包括結構自身的重力，如中心腳手架、剛性平臺、滿堂腳手架以及模板等的自重，按照材料的密度和構件的體積準確計算其重力荷載，并施加到模型相應位置?；钶d考慮施工人員和設備的荷載，根據(jù)施工方案和現(xiàn)場實際情況，確定施工人員和設備的分布情況和荷載大小，如在混凝土澆筑階段，考慮混凝土輸送設備、振搗設備以及施工人員的重量，將這些荷載以均布荷載或集中荷載的形式施加到模型上。風荷載則根據(jù)當?shù)氐臍庀筚Y料和相關規(guī)范，確定基本風壓、風載體型系數(shù)和高度變化系數(shù)等參數(shù)，計算不同高度處的風荷載，并按照風荷載的分布規(guī)律施加到模型上，以模擬風對結構的作用。四、大直徑簡倉模板支撐體系施工技術要點4.1材料選擇與質(zhì)量控制在大直徑筒倉模板支撐體系的構建中，材料的選擇與質(zhì)量控制是確保工程安全與質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)。模板材料的選用直接影響到混凝土的成型質(zhì)量和表面平整度，應根據(jù)工程實際需求和結構特點進行合理選擇。在眾多模板材料中，木模板具有質(zhì)輕、易加工、成本低等優(yōu)點，適用于形狀復雜、對表面平整度要求不高的部位。在筒倉的一些異形部位，木模板可以通過現(xiàn)場加工，靈活地適應各種形狀需求。然而，木模板也存在強度相對較低、耐久性差、重復使用次數(shù)有限等缺點。相比之下，鋼模板強度高、剛度大、耐久性好，可重復使用次數(shù)多，能夠保證混凝土表面的平整度和光潔度，適用于對結構外觀質(zhì)量要求較高的大直徑筒倉工程。如在一些大型工業(yè)筒倉項目中，采用鋼模板能夠有效提升筒倉的外觀質(zhì)量，減少后期的表面處理工作。但鋼模板也存在自重大、加工成本高、運輸和安裝難度較大的問題。在選擇模板材料時，還需考慮材料的規(guī)格和尺寸是否符合設計要求。對于木模板，應檢查其厚度是否均勻，一般常用的木模板厚度為12mm-18mm，厚度偏差應控制在合理范圍內(nèi)，以確保模板在承受混凝土側壓力時具有足夠的強度和剛度。模板的平整度也至關重要，平整度偏差過大可能導致混凝土表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，影響結構外觀和后續(xù)使用。在某大直徑筒倉施工中，由于使用了平整度不符合要求的木模板，導致混凝土澆筑后表面出現(xiàn)了明顯的波浪狀，不得不進行后期的打磨和修補工作，不僅增加了施工成本，還影響了施工進度。鋼管和扣件作為模板支撐體系的主要受力構件，其質(zhì)量直接關系到支撐體系的穩(wěn)定性和承載能力。鋼管應采用符合國家標準的Q235鋼材，其外徑、壁厚等尺寸偏差應在允許范圍內(nèi)。在實際工程中，應使用精度較高的測量工具，如游標卡尺等，對鋼管的外徑和壁厚進行測量。根據(jù)相關規(guī)范，扣件式鋼管腳手架的鋼管外徑一般為48.3mm，壁厚為3.6mm，實際使用的鋼管尺寸與標準尺寸的偏差不應超過規(guī)定值，否則會影響鋼管的承載能力。在某工程中，由于使用了壁厚不足的鋼管，導致在混凝土澆筑過程中，鋼管發(fā)生變形，進而引發(fā)了支撐體系的局部失穩(wěn)，幸好及時發(fā)現(xiàn)并采取了加固措施，才避免了嚴重事故的發(fā)生?？奂馁|(zhì)量同樣不容忽視，應選用質(zhì)量可靠、具有足夠抗滑和抗破壞能力的產(chǎn)品。在選擇扣件時，要檢查其外觀是否有裂縫、變形等缺陷，扣件的螺栓應絲扣完好，擰緊力矩應符合規(guī)范要求。一般來說，扣件的擰緊力矩應控制在40N?m-65N?m之間，過小會導致扣件連接不牢固，過大則可能損壞扣件或鋼管。為了確?？奂臄Q緊質(zhì)量，在施工過程中應使用力矩扳手進行檢查，按照一定的比例對扣件的擰緊力矩進行抽檢，確保每個扣件都能達到規(guī)定的擰緊力矩。如在某工程中，通過對扣件擰緊力矩的抽檢發(fā)現(xiàn)，部分扣件的擰緊力矩不足，及時進行了重新擰緊，保證了支撐體系的穩(wěn)定性。在材料進場時，必須嚴格按照相關標準和規(guī)范進行檢驗。對于模板材料，應檢查其出廠合格證、質(zhì)量檢驗報告等質(zhì)量證明文件，對外觀進行詳細檢查，查看是否有破損、變形等缺陷。對于鋼管和扣件，除了檢查質(zhì)量證明文件外，還應進行抽樣檢驗，對鋼管的力學性能、扣件的抗滑和抗破壞性能進行測試。如某工程在材料進場檢驗時，發(fā)現(xiàn)部分鋼管的屈服強度不符合要求，立即將這批鋼管退回，避免了不合格材料用于工程中，確保了工程質(zhì)量。建立嚴格的材料管理制度也是保障材料質(zhì)量的重要措施。在材料存儲過程中，應分類存放，避免不同材料之間相互混淆和損壞。模板應存放在干燥、通風的地方，防止受潮變形；鋼管和扣件應整齊堆放，避免受壓變形和銹蝕。在材料使用過程中，應嚴格按照設計要求和施工方案進行領用和發(fā)放，杜絕浪費和濫用現(xiàn)象。同時，要對材料的使用情況進行記錄，便于追溯和管理。4.2支撐體系搭設與安裝工藝大直徑筒倉模板支撐體系的搭設與安裝工藝是確保其穩(wěn)定性和承載能力的關鍵環(huán)節(jié)，需要嚴格按照規(guī)范和設計要求進行操作。在搭設順序方面，應遵循先基礎后主體、先立桿后橫桿、先掃地桿后剪刀撐的原則。在某大直徑筒倉工程中，首先進行基礎處理，確保地基承載力滿足要求，在地基上鋪設墊板，墊板應采用厚度不小于50mm、寬度不小于200mm的木板，長度根據(jù)立桿間距確定，確保墊板能夠均勻傳遞荷載。在墊板上準確放置立桿底座，保證立桿位置準確，垂直度偏差控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，一般不超過立桿高度的1/400。從底部開始，按照設計的立桿間距和步距依次搭設立桿。立桿間距應根據(jù)筒倉的結構特點、施工荷載以及支撐體系的類型等因素確定。在一般情況下，當采用扣件式鋼管腳手架作為支撐體系時，立桿縱距和橫距不宜大于1.5m，對于承受較大荷載或高度較高的部位，立桿間距應適當減小，可控制在1.2m以內(nèi)，以增強支撐體系的承載能力。在搭設過程中，立桿的接頭應交錯布置，相鄰立桿的接頭不應在同一平面內(nèi)，以避免出現(xiàn)薄弱截面。立桿與立桿之間通過直角扣件連接，扣件的擰緊力矩應達到40N?m-65N?m，確保連接牢固，防止在受力過程中出現(xiàn)松動。完成立桿搭設后，及時設置掃地桿。掃地桿包括縱向掃地桿和橫向掃地桿，縱向掃地桿應采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上，橫向掃地桿則固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。掃地桿的設置能夠有效約束立桿的底部位移，增強支撐體系的整體穩(wěn)定性，防止立桿在水平力作用下發(fā)生傾斜或失穩(wěn)。按照設計步距安裝水平桿，水平桿應與立桿垂直相交，通過直角扣件連接。水平桿的步距一般不宜大于1.8m，在一些對穩(wěn)定性要求較高的部位，如高大模板支撐體系中，步距可減小至1.5m以下，以提高支撐體系的剛度。水平桿的接長宜采用對接扣件連接，對接扣件應交錯布置，兩根相鄰縱向水平桿的接頭不宜設置在同步或同跨內(nèi)，不同步或不同跨兩個相鄰接頭在水平方向錯開的距離不應小于500mm，各接頭至最近主節(jié)點的距離不宜大于縱距的1/3。這種布置方式能夠保證水平桿的連接強度，避免在受力時接頭處出現(xiàn)集中應力，從而提高支撐體系的整體穩(wěn)定性。在支撐體系的周邊和內(nèi)部，按照規(guī)范要求設置剪刀撐。剪刀撐的設置能夠增強支撐體系的抗側力能力，防止其在水平荷載作用下發(fā)生整體失穩(wěn)。對于高度在24m以下的單雙排腳手架，必須在外側立面的兩端設置一道剪刀撐，并應由底至頂連續(xù)設置，中間各道剪刀撐之間的凈距不應大于15m。24m以上的雙排腳手架應在外側立面整個長度和高度上設置剪刀撐?？v向必須設置剪刀撐，十字蓋寬度不得超過7根立桿，與水平夾角應為45°-60°。剪刀撐的里側一根與相交處立桿用轉扣脹牢，外側一根與小橫桿伸出部分脹牢。剪刀撐斜桿的接長應采用搭接或?qū)?，當采用搭接時，搭接長度不應小于1m，并應采用不少于3個旋轉扣件固定。在安裝過程中，有諸多注意事項。所有桿件的連接扣件必須擰緊，在施工過程中，應定期使用力矩扳手對扣件的擰緊力矩進行檢查，確保每個扣件的擰緊力矩都符合要求。對于新進場的扣件，應進行抽樣檢驗，檢查其質(zhì)量是否合格，避免使用不合格的扣件，影響支撐體系的安全性。立桿的垂直度和水平桿的水平度必須嚴格控制，在搭設過程中，應使用經(jīng)緯儀、水準儀等測量儀器進行測量和校正。在某工程中，由于未嚴格控制立桿的垂直度，導致在混凝土澆筑過程中，支撐體系出現(xiàn)傾斜，險些發(fā)生坍塌事故，因此，確保立桿垂直度和水平桿水平度是保障支撐體系安全的重要措施。支撐體系與筒倉結構之間應設置可靠的連接點，連墻件應按照一定的間距布置，一般豎向間距不大于建筑物層高，且不大于4m，水平間距不大于6m。連墻件的設置能夠?qū)⒅误w系與主體結構連接成一個整體，增強支撐體系的穩(wěn)定性，提高其抵抗風荷載和其他水平荷載的能力。在安裝過程中，應避免對已搭設好的桿件造成損壞，在吊運桿件時，應采取措施防止桿件碰撞已搭設好的支撐體系，在拆除模板時，應避免使用大錘等工具強行拆除，以免對支撐體系的桿件造成損傷。4.3模板安裝與拆除技術大直徑筒倉模板安裝時，拼接與固定方法對混凝土成型質(zhì)量和結構穩(wěn)定性起著關鍵作用。在拼接方面，木模板拼接應保證拼縫嚴密，采用企口拼接或雙面膠帶密封等方式，可有效防止漏漿現(xiàn)象。在某大直徑筒倉工程中，木模板拼接時，相鄰模板之間的縫隙控制在1mm以內(nèi)，通過在拼縫處粘貼雙面膠帶，有效避免了混凝土澆筑時的漏漿問題，保證了混凝土表面的平整度和光潔度。鋼模板拼接則依靠專用的連接件，如U型卡、螺栓等，確保拼接牢固，且拼接后的模板表面應平整，無明顯錯臺。在使用鋼模板時，U型卡的間距應根據(jù)模板的尺寸和受力情況合理確定，一般不宜大于300mm，以保證模板拼接的穩(wěn)定性。固定方法也因模板類型而異。木模板通常使用釘子將其固定在木楞上，釘子的間距應適中，一般為200mm-300mm，過疏可能導致模板固定不牢，在混凝土澆筑時發(fā)生位移；過密則會損壞模板，影響其重復使用。在固定過程中，要確保釘子垂直釘入，避免出現(xiàn)斜釘或釘入深度不足的情況。鋼模板通過對拉螺栓與支撐體系相連，對拉螺栓的直徑和間距需根據(jù)混凝土的側壓力和模板的受力情況進行計算確定。一般來說，對于厚度較大的筒倉壁，對拉螺栓可采用直徑為14mm-16mm的鋼筋，間距控制在500mm-600mm，以保證模板在承受混凝土側壓力時不發(fā)生變形。在某大直徑筒倉施工中，通過計算確定對拉螺栓采用直徑14mm的鋼筋，間距為500mm，在混凝土澆筑過程中，模板保持了良好的穩(wěn)定性，未出現(xiàn)變形和位移現(xiàn)象。模板拆除的順序、時機和安全措施同樣至關重要。拆除順序應遵循“先支后拆、后支先拆，先非承重部位、后承重部位”的原則。在拆除大直徑筒倉的模板時，先拆除筒倉頂部的非承重模板，如梁側模、平板模等，再拆除承重模板，如梁底模、柱模等。在拆除梁側模時，先拆除對拉螺栓和支撐件，然后輕輕撬動模板，使其與混凝土表面分離；拆除梁底模時，先松動支撐立桿上的可調(diào)托撐，使梁底模緩慢下降，再將其拆除。拆除時機取決于混凝土的強度。根據(jù)相關規(guī)范，當混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損壞時，可以拆除不承重的側模板，一般混凝土強度達到1.2MPa即可拆除。對于承重模板，必須達到規(guī)定強度才可拆除，如梁、板等構件的承重模板，當跨度小于等于8m時，混凝土強度需達到設計強度的75%；當跨度大于8m時，混凝土強度需達到設計強度的100%。在某大直徑筒倉工程中，通過現(xiàn)場留置的同條件養(yǎng)護試塊進行抗壓強度試驗，當混凝土強度達到設計強度的75%時，拆除了跨度小于8m的梁底模，經(jīng)檢查，混凝土表面無裂縫、無變形，滿足設計和規(guī)范要求。在拆除過程中，必須采取嚴格的安全措施。拆除區(qū)域應設置明顯的警示標志，嚴禁無關人員進入。在拆除高處模板時，操作人員應系好安全帶，安全帶應高掛低用，避免發(fā)生墜落事故。拆除的模板和構配件應及時清理，分類堆放，嚴禁隨意拋擲，防止掉落傷人。在某工程中，由于拆除的模板隨意拋擲，導致下方一名施工人員被砸傷，因此，嚴格遵守安全措施是保障拆除作業(yè)安全的關鍵。拆除作業(yè)應按照施工方案進行，嚴禁違規(guī)操作，在拆除過程中，如發(fā)現(xiàn)混凝土有裂縫、松動等異常情況，應立即停止拆除，查明原因并采取相應措施后，方可繼續(xù)拆除。五、大直徑簡倉模板支撐體系施工監(jiān)測方案5.1監(jiān)測目的與內(nèi)容確定施工監(jiān)測對于大直徑筒倉模板支撐體系的施工安全與質(zhì)量保障具有至關重要的作用，其核心目的在于實時掌握支撐體系在施工過程中的工作狀態(tài)，及時察覺潛在的安全隱患，為施工決策提供科學依據(jù)，確保施工的順利進行。通過對支撐體系的變形、應力等參數(shù)的監(jiān)測，能夠提前發(fā)現(xiàn)支撐體系可能出現(xiàn)的失穩(wěn)、坍塌等危險情況，從而采取有效的措施進行預防和處理，避免事故的發(fā)生，保障施工人員的生命安全和工程的財產(chǎn)安全。施工監(jiān)測還可以驗證模板支撐體系設計的合理性，通過將監(jiān)測數(shù)據(jù)與設計計算結果進行對比分析，評估設計方案的準確性和可靠性，為后續(xù)類似工程的設計提供寶貴的經(jīng)驗參考?；诒Ｕ鲜┕ぐ踩万炞C設計合理性的目的，確定了全面且關鍵的監(jiān)測內(nèi)容，主要涵蓋沉降監(jiān)測、位移監(jiān)測和應力監(jiān)測等方面。沉降監(jiān)測是施工監(jiān)測的重要內(nèi)容之一，其重點關注立桿底部和基礎部位的沉降情況。立桿作為支撐體系的主要承重構件，其底部的沉降直接反映了支撐體系的承載能力和穩(wěn)定性?；A是支撐體系的根基，基礎的沉降會導致支撐體系的整體失穩(wěn)。通過對這些部位的沉降進行監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)因地基承載力不足、基礎不均勻沉降等原因?qū)е碌闹误w系沉降過大問題，為采取加固措施提供依據(jù)。在某大直徑筒倉施工中，通過對立桿底部沉降的實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)部分立桿底部沉降超過了允許范圍，經(jīng)檢查是由于地基局部軟弱導致，及時對地基進行了加固處理，避免了支撐體系的進一步沉降和失穩(wěn)。位移監(jiān)測主要針對支撐體系的整體和關鍵部位的水平位移與垂直位移展開。支撐體系的整體水平位移可能是由于風荷載、施工荷載的不均勻分布等原因引起的，過大的水平位移會影響支撐體系的穩(wěn)定性，甚至導致坍塌事故。關鍵部位的水平位移和垂直位移也不容忽視，如橫桿節(jié)點處的位移會影響節(jié)點的連接強度，進而影響支撐體系的整體性能。通過位移監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)支撐體系在施工過程中的變形情況，判斷其是否滿足設計和規(guī)范要求，當位移超過預警值時，及時采取措施進行調(diào)整和加固。應力監(jiān)測則著重關注立桿、橫桿等主要受力桿件的應力變化。立桿在承受上部荷載時，會產(chǎn)生軸向應力，當應力超過立桿的承載能力時，立桿可能會發(fā)生失穩(wěn)破壞。橫桿主要承受水平荷載和彎矩，其應力變化也直接關系到支撐體系的穩(wěn)定性。通過對應力的監(jiān)測，可以實時了解主要受力桿件的工作狀態(tài)，判斷其是否處于安全范圍內(nèi)，當應力接近或超過桿件的強度設計值時，及時采取措施減輕桿件的受力，如增加支撐、調(diào)整荷載分布等，確保支撐體系的安全。5.2監(jiān)測點布置與監(jiān)測頻率設定監(jiān)測點的合理布置是準確獲取大直徑筒倉模板支撐體系工作狀態(tài)信息的關鍵，需依據(jù)支撐體系的結構特點和相關規(guī)范要求進行科學規(guī)劃。在沉降監(jiān)測方面，立桿底部是監(jiān)測的重點部位之一，應在每個立桿底部設置沉降監(jiān)測點，以全面掌握立桿的沉降情況。在某大直徑筒倉工程中，共設置了50根立桿，在每根立桿底部都安裝了高精度的沉降傳感器，能夠?qū)崟r、準確地監(jiān)測立桿底部的沉降變化?；A部位也需布置一定數(shù)量的監(jiān)測點，特別是在基礎的邊緣和中心位置，這些位置的沉降情況能夠反映基礎的整體穩(wěn)定性。如在基礎邊緣每隔5m設置一個監(jiān)測點，在中心位置設置1-2個監(jiān)測點，通過對這些監(jiān)測點的沉降監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)基礎可能出現(xiàn)的不均勻沉降問題。位移監(jiān)測點的布置同樣重要。對于支撐體系的整體水平位移監(jiān)測，可在支撐體系的四個角部和四邊的中部位置設置監(jiān)測點，這些位置能夠較好地反映支撐體系在水平方向的位移情況。在某大直徑筒倉模板支撐體系中，在四個角部和四邊中部共設置了8個水平位移監(jiān)測點，使用全站儀進行監(jiān)測，能夠精確測量支撐體系在施工過程中的水平位移。關鍵部位的水平位移和垂直位移監(jiān)測點，應根據(jù)具體的結構特點和受力情況進行設置。如在橫桿節(jié)點處，由于節(jié)點是支撐體系中受力較為復雜的部位，容易發(fā)生位移，因此在每個橫桿節(jié)點處設置位移監(jiān)測點，可使用位移傳感器實時監(jiān)測節(jié)點的位移變化。在某工程中，通過在橫桿節(jié)點處設置位移傳感器，及時發(fā)現(xiàn)了因節(jié)點松動導致的位移異常情況，及時進行了加固處理，避免了事故的發(fā)生。應力監(jiān)測點主要布置在立桿、橫桿等主要受力桿件上。在立桿上，可在底部、中部和頂部等關鍵部位設置應力監(jiān)測點，這些部位的應力變化能夠反映立桿在不同高度處的受力情況。在某工程中，在立桿底部、中部和頂部分別設置了應力片，通過對應力片數(shù)據(jù)的采集和分析，發(fā)現(xiàn)立桿底部的應力在混凝土澆筑過程中逐漸增大，接近預警值，及時采取了增加支撐的措施，確保了立桿的安全。橫桿的應力監(jiān)測點可設置在跨中、節(jié)點處等部位，跨中部位的應力能夠反映橫桿的抗彎能力，節(jié)點處的應力則能體現(xiàn)節(jié)點的連接強度。如在橫桿跨中設置應力監(jiān)測點，使用應變片監(jiān)測橫桿在承受荷載時的應力變化，當應力超過預警值時，及時調(diào)整施工方案，避免橫桿發(fā)生破壞。監(jiān)測頻率的設定應根據(jù)施工進度和支撐體系的受力特點進行合理調(diào)整，以確保能夠及時捕捉到支撐體系的變化情況。在支撐體系搭設階段，由于桿件的連接和結構的形成過程中可能會出現(xiàn)一些不穩(wěn)定因素，因此監(jiān)測頻率可適當提高，一般每隔2-3小時監(jiān)測一次。在某大直徑筒倉模板支撐體系搭設過程中，每2小時對支撐體系的關鍵部位進行一次監(jiān)測，包括立桿的垂直度、橫桿的水平度以及節(jié)點的連接情況等，及時發(fā)現(xiàn)并糾正了一些搭設過程中的偏差，保證了支撐體系的初始穩(wěn)定性。在鋼筋綁扎階段，施工荷載逐漸增加，對支撐體系產(chǎn)生一定的影響，監(jiān)測頻率可調(diào)整為每天1-2次。在某工程中，在鋼筋綁扎階段，每天上午和下午各對支撐體系進行一次監(jiān)測，重點監(jiān)測支撐體系的沉降和位移情況，確保在鋼筋綁扎過程中支撐體系的安全。在混凝土澆筑階段，這是支撐體系受力最復雜、風險最高的階段，應加密監(jiān)測頻率，一般每15-30分鐘監(jiān)測一次。在混凝土澆筑過程中，隨著混凝土的不斷澆筑，支撐體系所承受的荷載迅速增加，且混凝土的振搗也會對支撐體系產(chǎn)生一定的沖擊作用，因此需要密切關注支撐體系的變化。在某大直徑筒倉混凝土澆筑過程中，采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)，每15分鐘對支撐體系的沉降、位移和應力等參數(shù)進行一次采集和分析，當發(fā)現(xiàn)某部位的沉降超過預警值時，立即暫停澆筑，采取相應的加固措施，待沉降穩(wěn)定后再繼續(xù)澆筑。在混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護階段，隨著混凝土強度的逐漸增長，支撐體系的受力逐漸趨于穩(wěn)定，監(jiān)測頻率可適當降低，可每1-2天監(jiān)測一次。在某工程中，在混凝土養(yǎng)護階段，每2天對支撐體系進行一次監(jiān)測，主要監(jiān)測支撐體系的殘余變形和應力松弛情況，確保支撐體系在混凝土達到設計強度之前保持穩(wěn)定。5.3監(jiān)測儀器選擇與監(jiān)測數(shù)據(jù)采集方法在大直徑筒倉模板支撐體系施工監(jiān)測中，水準儀是沉降監(jiān)測的常用儀器，其工作原理基于水準測量原理，通過提供水平視線，讀取水準尺上的讀數(shù)，來測定兩點之間的高差，從而計算出監(jiān)測點的沉降量。水準儀主要分為微傾水準儀、自動安平水準儀和電子水準儀等類型。在大直徑筒倉施工監(jiān)測中，自動安平水準儀應用較為廣泛，其具有操作簡便、觀測速度快等優(yōu)點，能夠滿足施工監(jiān)測快速、準確的要求。如DS05型和DS1型自動安平水準儀，其精度較高，能夠達到±0.5mm/km和±1mm/km，可以精確測量立桿底部和基礎部位的微小沉降變化。全站儀則適用于位移監(jiān)測，它集測角、測距、測高差功能于一體，能夠快速、準確地測量目標點的三維坐標，通過對比不同時段測量的坐標數(shù)據(jù)，可計算出支撐體系的位移量。全站儀主要由電子測角系統(tǒng)、光電測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和通訊接口等部分組成。在大直徑筒倉模板支撐體系位移監(jiān)測中，利用全站儀的免棱鏡測量功能，可以直接對支撐體系上的監(jiān)測點進行測量，無需在監(jiān)測點上放置棱鏡，提高了監(jiān)測效率和安全性。如拓普康GPT-3002LN型全站儀，其測角精度可達±2″，測距精度可達±(2mm+2ppm×D)，能夠滿足大直徑筒倉位移監(jiān)測的精度要求。應力應變儀用于應力監(jiān)測，通過測量應變片的電阻變化，根據(jù)材料的應力-應變關系，計算出桿件的應力。應力應變儀主要包括電阻應變片、測量電橋、放大器和數(shù)據(jù)采集儀等部分。在大直徑筒倉模板支撐體系應力監(jiān)測中，選用高精度的電阻應變片，如BX120-3AA型應變片，其靈敏系數(shù)為2.05±1%，能夠準確測量桿件的應變。將應變片粘貼在立桿、橫桿等主要受力桿件的關鍵部位，通過導線連接到應力應變儀，實時采集應力數(shù)據(jù)，為評估支撐體系的受力狀態(tài)提供依據(jù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)采集操作需嚴格遵循規(guī)范流程。水準儀測量時，首先將水準儀安置在合適位置，確保儀器穩(wěn)定，進行粗略整平，使圓水準器氣泡居中。然后瞄準水準尺，調(diào)節(jié)目鏡和物鏡，使水準尺成像清晰。精確整平水準儀，使水準管氣泡嚴格居中，讀取水準尺上的讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)。在測量過程中，應注意前后視距盡量相等，以減少視準軸誤差和地球曲率及大氣折光的影響。全站儀測量時，先在測站點上架設全站儀，對中整平，確保儀器中心與測站點位于同一鉛垂線上，水平度盤處于水平狀態(tài)。設置測站參數(shù)，包括測站點坐標、儀器高、后視點坐標等。瞄準后視點，進行后視定向，確定測量的起始方向。然后瞄準監(jiān)測點，測量水平角、豎直角和距離，全站儀自動計算出監(jiān)測點的三維坐標，記錄數(shù)據(jù)。在測量過程中，應注意避免陽光直射儀器，防止儀器受熱不均導致測量誤差。應力應變儀數(shù)據(jù)采集時，先將應變片按照正確的方法粘貼在桿件表面，確保應變片與桿件緊密結合，粘貼方向與桿件受力方向一致。連接應變片與應力應變儀，檢查線路連接是否正確，有無短路、斷路等情況。對應力應變儀進行校準，確保測量數(shù)據(jù)的準確性。啟動數(shù)據(jù)采集程序，設置采集頻率和存儲路徑，實時采集應力數(shù)據(jù)。在采集過程中，應注意防止應變片受潮、受外力損壞，影響測量結果。數(shù)據(jù)采集過程中有諸多注意事項。要定期對監(jiān)測儀器進行校準和維護，確保儀器的測量精度和可靠性。水準儀的水準管氣泡、全站儀的軸系等部件應定期檢查和調(diào)整，應力應變儀的應變片應定期更換，以保證測量數(shù)據(jù)的準確性。在數(shù)據(jù)采集過程中，要確保測量環(huán)境穩(wěn)定，避免溫度、濕度、風力等因素對測量結果產(chǎn)生影響。在高溫、高濕環(huán)境下，應采取相應的防護措施，如使用遮陽罩、防潮箱等，保護監(jiān)測儀器。數(shù)據(jù)記錄應準確、完整，包括測量時間、測量數(shù)據(jù)、測量人員等信息，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。在記錄數(shù)據(jù)時，應仔細核對，避免出現(xiàn)記錄錯誤。六、大直徑簡倉模板支撐體系施工監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與應用6.1監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析方法在大直徑筒倉模板支撐體系施工監(jiān)測中，監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析方法至關重要，它直接關系到能否準確評估支撐體系的工作狀態(tài)和安全性。數(shù)據(jù)濾波是數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)，通過采用合適的濾波算法，能夠有效去除監(jiān)測數(shù)據(jù)中的噪聲干擾，提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。常用的濾波算法有均值濾波、中值濾波和卡爾曼濾波等。均值濾波是將某一時刻前后若干個數(shù)據(jù)點的平均值作為該時刻的濾波值，它能夠平滑數(shù)據(jù)，減少隨機噪聲的影響。在某大直徑筒倉施工監(jiān)測中，對于位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用5點均值濾波，即將當前時刻的位移值與前后各兩個時刻的位移值求平均，得到濾波后的位移數(shù)據(jù)，有效去除了因測量誤差等因素產(chǎn)生的噪聲。中值濾波則是將數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)按照大小排序，取中間位置的數(shù)據(jù)作為濾波結果，這種方法對于去除突發(fā)的脈沖噪聲具有較好的效果。在應力監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中，當出現(xiàn)個別異常的應力值時，采用中值濾波可以將這些異常值剔除，得到更能反映實際受力情況的應力數(shù)據(jù)?？柭鼮V波是一種基于線性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的最優(yōu)濾波算法，它能夠根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程和觀測方程，對系統(tǒng)的狀態(tài)進行最優(yōu)估計，在處理具有動態(tài)變化特性的監(jiān)測數(shù)據(jù)時具有顯著優(yōu)勢。統(tǒng)計分析方法用于揭示監(jiān)測數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律和特征。計算監(jiān)測數(shù)據(jù)的均值、方差、標準差等統(tǒng)計參數(shù)，可以了解數(shù)據(jù)的集中趨勢和離散程度。在沉降監(jiān)測中，通過計算各監(jiān)測點沉降數(shù)據(jù)的均值，可以得到整個支撐體系的平均沉降量，評估支撐體系的整體沉降情況；方差和標準差則反映了各監(jiān)測點沉降數(shù)據(jù)的離散程度，若方差或標準差較大，說明各監(jiān)測點的沉降差異較大，可能存在局部沉降不均勻的問題，需要進一步分析原因。相關性分析也是統(tǒng)計分析的重要手段，用于研究不同監(jiān)測參數(shù)之間的關系。在大直徑筒倉模板支撐體系中，分析位移與應力之間的相關性，若發(fā)現(xiàn)位移增大時應力也隨之顯著增大，說明兩者之間存在較強的正相關關系，這可能意味著支撐體系在受力過程中，隨著位移的增加，桿件的應力也在不斷增加，當應力超過桿件的承載能力時，可能會導致支撐體系的失穩(wěn)，因此需要密切關注這兩個參數(shù)的變化情況。時程曲線繪制是分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律的直觀有效方法。以時間為橫坐標，分別以沉降、位移、應力等監(jiān)測參數(shù)為縱坐標，繪制時程曲線。通過時程曲線，可以清晰地觀察到監(jiān)測參數(shù)隨時間的變化趨勢。在某大直徑筒倉混凝土澆筑過程中，繪制立桿底部沉降的時程曲線，發(fā)現(xiàn)隨著混凝土澆筑高度的增加，沉降量逐漸增大，在混凝土澆筑完成后的一段時間內(nèi)，沉降量仍有緩慢增加的趨勢，然后逐漸趨于穩(wěn)定。通過對時程曲線的分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)異常變化點，如沉降量突然增大、位移出現(xiàn)突變等，這些異常點可能預示著支撐體系存在安全隱患，需要及時采取措施進行處理。除了上述方法，還可以運用回歸分析方法建立監(jiān)測參數(shù)與施工進度、荷載等因素之間的數(shù)學模型，預測監(jiān)測參數(shù)的變化趨勢。在某大直徑筒倉施工中，通過回歸分析建立了位移與混凝土澆筑高度之間的線性回歸模型，根據(jù)該模型可以預測在不同混凝土澆筑高度下支撐體系的位移情況，為施工決策提供參考依據(jù)。6.2監(jiān)測結果與設計預期對比分析將監(jiān)測結果與設計預期進行對比分析，是評估大直徑筒倉模板支撐體系安全性和設計合理性的關鍵環(huán)節(jié)。在沉降方面，以某大直徑筒倉施工監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，在混凝土澆筑過程中，設計預期立桿底部最大沉降量為10mm。通過對各立桿底部沉降監(jiān)測點數(shù)據(jù)的分析，實際監(jiān)測得到的最大沉降量為8mm，出現(xiàn)在混凝土澆筑至一半高度時，此時由于混凝土重量的增加，立桿底部的壓力增大，導致沉降量逐漸增大。在混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護階段，沉降量基本穩(wěn)定，最終穩(wěn)定后的最大沉降量為9mm，與設計預期較為接近。這表明在沉降方面，支撐體系的實際表現(xiàn)與設計預期相符，設計中對地基承載力的計算和立桿穩(wěn)定性的考慮較為準確，支撐體系能夠有效承受上部荷載，未出現(xiàn)因沉降過大而影響結構安全的情況。在位移方面，設計預期支撐體系整體水平位移不超過15mm。在施工過程中，通過全站儀對支撐體系四個角部和四邊中部的水平位移監(jiān)測點進行測量，在風荷載較大的情況下，實測最大水平位移為12mm，發(fā)生在支撐體系的一個角部。分析原因，風荷載的作用方向和大小具有不確定性，當風從某一方向吹來時，會對支撐體系產(chǎn)生水平推力，導致水平位移的產(chǎn)生。由于角部的約束相對較弱，在風荷載作用下更容易發(fā)生位移。支撐體系的實際水平位移在設計預期范圍內(nèi)，說明設計中對風荷載等水平荷載的考慮以及支撐體系的抗側力設計是合理的，能夠保證支撐體系在水平荷載作用下的穩(wěn)定性。對于應力，設計預期立桿最大應力不超過鋼材屈服強度的80%。在實際監(jiān)測中，通過應力應變儀對立桿關鍵部位的應力進行監(jiān)測，在混凝土澆筑過程中，由于荷載的不斷增加，立桿應力逐漸增大，實測最大應力達到鋼材屈服強度的75%，出現(xiàn)在立桿底部。這是因為立桿底部承受的荷載最大，在混凝土澆筑過程中，上部傳來的荷載通過立桿傳遞至基礎，使得立桿底部的應力集中。實際應力未超過設計預期，表明支撐體系的材料選擇和強度設計滿足要求，在實際施工荷載作用下，立桿能夠安全可靠地工作。然而，監(jiān)測結果與設計預期之間也可能存在一些差異。地基條件的復雜性可能導致實際沉降與設計預期不同。即使在設計前進行了地質(zhì)勘察，但地質(zhì)情況可能存在局部的不均勻性，實際地基承載力可能與勘察報告中的數(shù)據(jù)存在一定偏差，從而影響支撐體系的沉降情況。施工過程中的一些不確定因素，如施工荷載的分布不均勻、施工人員的操作誤差等，也可能導致位移和應力的實際監(jiān)測結果與設計預期產(chǎn)生差異。監(jiān)測結果與設計預期的對比分析表明，在本大直徑筒倉模板支撐體系中，整體上支撐體系的安全性能夠得到保障，設計具有一定的合理性。但在實際工程中，仍需充分考慮各種不確定因素，在設計階段盡可能準確地評估各種荷載和工況，在施工過程中嚴格控制施工質(zhì)量，加強監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的問題，以確保大直徑筒倉模板支撐體系的安全與穩(wěn)定。6.3基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的施工決策調(diào)整監(jiān)測數(shù)據(jù)是大直徑筒倉模板支撐體系施工過程中的“晴雨表”，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的深入分析，能夠及時察覺支撐體系在施工過程中出現(xiàn)的異常情況，從而為施工決策調(diào)整提供科學依據(jù)，確保施工的安全與質(zhì)量。當監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示支撐體系的沉降、位移或應力超過預警值時，必須立即采取相應的處理措施。在沉降方面，若發(fā)現(xiàn)立桿底部沉降過大，超過預警值，首先應暫停施工，對地基進行詳細檢查，查看是否存在地基軟弱、不均勻沉降等問題。若確定是地基承載力不足導致沉降過大，可采取地基加固措施，如采用注漿加固法，通過向地基中注入水泥漿等固化劑，提高地基的強度和穩(wěn)定性；也可增加立桿底部的墊板面積，分散立桿對地基的壓力，減小沉降量。在某大直徑筒倉施工中，發(fā)現(xiàn)部分立桿底部沉降過大，經(jīng)檢查是由于地基局部軟弱，通過采用注漿加固法對地基進行處理后，沉降得到了有效控制，施工得以繼續(xù)進行。對于位移超過預警值的情況，需分析位移產(chǎn)生的原因。如果是由于支撐體系的桿件連接不牢固導致的，應及時對松動的節(jié)點進行加固，擰緊扣件，確保桿件連接緊密。若位移是由于支撐體系的整體穩(wěn)定性不足引起的，可增加斜撐、剪刀撐等加強桿件，增強支撐體系的抗側力能力。在某大直徑筒倉模板支撐體系施工中，發(fā)現(xiàn)支撐體系的水平位移超過預警值，經(jīng)檢查是由于部分剪刀撐設置不足，導致支撐體系抗側力能力較弱。通過及時增加剪刀撐，并對節(jié)點進行加固，有效控制了位移的發(fā)展，保證了支撐體系的穩(wěn)定性。當應力超過預警值時，說明支撐體系的受力狀態(tài)已接近或超過設計承載能力，必須采取措施減輕桿件的受力?？赏ㄟ^調(diào)整施工順序，如改變混凝土澆筑順序，避免局部荷載集中，使支撐體系的受力更加均勻；也可增加支撐點，分擔原有桿件的荷載，降低桿件的應力水平。在某大直徑筒倉混凝土澆筑過程中，監(jiān)測到部分立桿應力超過預警值，通過調(diào)整混凝土澆筑順序，從對稱澆筑改為分層、分段澆筑，使立桿的應力得到了有效控制，避免了因應力過大導致的立桿失穩(wěn)。除了針對超過預警值的情況進行處理外，監(jiān)測數(shù)據(jù)還可用于優(yōu)化施工方案。在某大直徑筒倉施工中，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)按照原有的混凝土澆筑速度，支撐體系的應力和位移增長較快，接近預警值。為了確保施工安全