隨著土木基建工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，滿堂支撐體系的使用日趨頻繁。其中，碗扣式滿堂支架在橋梁、高層建筑等混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的地位不容小覷，是保證工程安全質(zhì)量的關(guān)鍵工序。

　　過去由于設(shè)計不規(guī)范、搭設(shè)構(gòu)造不合理等原因?qū)е履_手架、支架、模板倒塌事故頻發(fā)，造成了慘痛的生命傷亡和巨大的財產(chǎn)損失。因此，對碗扣式滿堂支架體系的設(shè)計中，進行數(shù)值建模分析、工程實測相結(jié)合的穩(wěn)定性分析研究尤為重要。

　　為研究碗扣式鋼管支架力學(xué)性能和穩(wěn)定性，采用支架負載試驗分析方法，通過對不同步距和斜撐設(shè)置的立桿進行加載，結(jié)合新拓三維XTDIC三維光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)，獲取三維全場變形及應(yīng)變數(shù)據(jù)，分析其力學(xué)性能及穩(wěn)定性，并與有限元數(shù)據(jù)進行比較分析其變形規(guī)律，為碗扣式鋼管滿堂支架的設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考。

　　二、測量需求

　　支架坍塌安全事故頻發(fā)，其原因不僅僅是桿件和碗扣的質(zhì)量問題，還有碗扣式鋼管支架設(shè)計計算等問題。嚴格監(jiān)測與控制桿件質(zhì)量可減少事故發(fā)生，其根本方法是系統(tǒng)地研究碗扣式鋼管支架的受力性能，明確支架的力學(xué)概念，簡化計算方法，保證支架施工設(shè)計的結(jié)果準(zhǔn)確。

　　三、原有檢測方法

　　原有解決方案

　　傳統(tǒng)的接觸式測量方法包括各種接觸式的應(yīng)變片、電子引伸計，它通過試件的機械接觸隨著一起變形，并通過機械和電子原理把變形信號放大，達到應(yīng)變測量的目的。

　　原有方案不足

　　由于載荷或幾何形狀的復(fù)雜性，支架構(gòu)件的危險點往往處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為是測試重點。對于大型結(jié)構(gòu)應(yīng)變的測量，接觸式引伸計價格昂貴，測量范圍小，無法滿足結(jié)構(gòu)大變形測量的需要。

　　四、新拓的DIC測量方案

　　新拓三維自主研發(fā)的XTDIC系統(tǒng)，是一種建立在圖像處理與數(shù)值理論基礎(chǔ)上的光學(xué)測量技術(shù)，通過比較被測結(jié)構(gòu)表面變形前后的灰度圖像，獲取全場位移及應(yīng)變信息。DIC全場應(yīng)變測量對于結(jié)構(gòu)件在載荷作用下力學(xué)響應(yīng)分析十分重要，同時也為復(fù)雜問題的有限元模擬提供了實驗驗證。

　　將碗扣式鋼管滿堂支架按照一定的步距及斜撐進行安裝架設(shè)，支架整體尺寸約3mX3mX5m（長X寬X高）。為吻合架體的真實受力，采用一套三級分配梁加載系統(tǒng)，各立桿均勻分配載荷。試驗采用2臺300t作動器進行分級加載，每次載荷量為試驗載荷的25%，達到屈服載荷后進行位移控制加載，每次加載2mm，直到架體失穩(wěn)破壞。

　　XTDIC系統(tǒng)采用2個1200萬相機，加載過程中相機同步采集數(shù)據(jù)，經(jīng)圖像匹配、三維重建，最終獲取支架表面三維全場位移及應(yīng)變數(shù)據(jù)。

　　3數(shù)據(jù)分析

　　碗扣式鋼管滿堂支架在水平方向上，由于內(nèi)側(cè)加入斜撐，外側(cè)變形量較內(nèi)側(cè)大；在豎直方向上，中間變形比兩側(cè)大，隨著載荷增大，中間區(qū)域發(fā)生彎曲直至最后失穩(wěn)。

　　圖：三維全場變形數(shù)據(jù)

　　通過三維云圖可直觀顯示出支架整體變形趨勢及變形分布規(guī)律，也可分析關(guān)鍵點的詳細變形數(shù)據(jù)。通過多組實驗可分析不同步距、不同斜撐下支架整體的變形數(shù)據(jù)，研究變形規(guī)律，優(yōu)化支架設(shè)計，尋求最佳的搭設(shè)方式。

　　圖：曲線分析

　　碗扣式鋼管滿堂支架拼拆迅速，承載力高，通用性強，在工程中的應(yīng)用日趨廣泛，支撐架的安全穩(wěn)定性日趨受重視。通過支架載荷試驗,新拓三維XTDIC系統(tǒng)分析載荷、斜撐兩種因素變化對碗扣式鋼管滿堂支架的破壞形式，受力性能，承載能力和穩(wěn)定性的影響，這對于提高結(jié)構(gòu)件有限元模擬的精度和可靠性有非常重要的價值，可為進一步優(yōu)化碗扣式滿堂支架的結(jié)構(gòu)性能提供研究數(shù)據(jù)和思路。