脚手架对接扣件的力学性能试验结构的制作方法

本实用新型涉及脚手架检测技术领域，尤其涉及脚手架对接扣件的力学性能试验结构。

背景技术：

目前国民经济高速发展，随着建筑业以及基础建设规模的发展扩大，脚手架的施工安全也成为人们关注的重点。近年来，我国扣件式钢管脚手架倒塌事故呈现明显的上升趋势。

针对这种情况，对于扣件式脚手架对接扣件在安全状态下进行力学实验就很有必要，此力学性能实验主要实现以下目的：通过实验对脚手架搭接方式对脚手架承载力的影响进行分析；确定扣件节点在不同拧紧力矩下的力学特征。因此，需要设计一种脚手架对接扣件的力学性能试验结构已达成上述实验目的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供脚手架对接扣件的力学性能试验结构，以解决背景技术中提出的问题。

根据本实用新型实施例的脚手架对接扣件的力学性能试验结构，包括对接扣件纯弯曲作用实验模型和对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型；

所述对接扣件纯弯曲作用实验模型包括两个采用一号对接扣件、二号对接扣件连接的纵向水平杆和施力支架，所述施力支架位于该组纵向水平杆的顶部通过压力机由施力支架向该组纵向水平杆施加压力；

所述对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型包括由立杆、采用三号对接扣件、四号对接扣件连接的纵向水平杆、横向水平杆和直角扣件搭建而成的矩形框架、平行安装在矩形框架的顶部的两个施力杆件，所述两个施力杆件的受力点位于施力杆件的中部；

所述一号对接扣件、二号对接扣件、三号对接扣件、四号对接扣件的螺栓处均安置垫片式压力传感器。

进一步的，所述施力支架包括受力座、连接架和两个压力板，所述受力座的底端两侧分别通过连接架连接两个压力板。

进一步的，所述压力板与两个采用一号对接扣件、二号对接扣件连接的纵向水平杆相互垂直。

进一步的，所述一号对接扣件、二号对接扣件位于两个压力板的中间位置。

进一步的，所述两个施力杆件与横向水平杆相互垂直。

进一步的，所述一号对接扣件、二号对接扣件、三号对接扣件、四号对接扣件拧紧力矩的调节范围为20-50N·m。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：建立对接扣件纯弯曲作用实验模型和对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型，通过调整拧紧力矩和压力机逐级施压，由对接扣件的螺栓处安置垫片式压力传感器采集压力信息，从而得到脚手架对接扣件力学性能的实验结果，为施工工程的脚手架的安全性能提供指导作用。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提出的脚手架对接扣件的力学性能试验结构中对接扣件纯弯曲作用实验模型的结构示意图；

图2为本实用新型提出的脚手架对接扣件的力学性能试验结构中对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型。

图中：1-一号对接扣件、2-二号对接扣件、3-纵向水平杆、4- 三号对接扣件、5-四号对接扣件、6-横向水平杆、7-直角扣件、8- 施力杆件、9-受力座、10-连接架、11-压力板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1-2，脚手架对接扣件的力学性能试验结构，包括对接扣件纯弯曲作用实验模型和对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型；

所述对接扣件纯弯曲作用实验模型包括两个采用一号对接扣件 1、二号对接扣件2连接的纵向水平杆3和施力支架，所述施力支架位于该组纵向水平杆3的顶部通过压力机由施力支架向该组纵向水平杆3施加压力；

所述对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型包括由立杆、采用三号对接扣件4、四号对接扣件5连接的纵向水平杆3、横向水平杆6 和直角扣件7搭建而成的矩形框架、平行安装在矩形框架的顶部的两个施力杆件8，所述两个施力杆件8的受力点位于施力杆件8的中部；

所述一号对接扣件1、二号对接扣件2、三号对接扣件4、四号对接扣件5的螺栓处均安置垫片式压力传感器，具体型号为日本MTO 进口垫圈式测力传感器CMK1，也可以使用其他可实现此功能的不同型号的垫片式压力传感器。

在本实施例中，所述施力支架包括受力座9、连接架10和两个压力板11，所述受力座9的底端两侧分别通过连接架10连接两个压力板11，所述压力板11与两个采用一号对接扣件1、二号对接扣件 2连接的纵向水平杆3相互垂直，所述一号对接扣件1、二号对接扣件2位于两个压力板11的中间位置。

在本实施例中，所述两个施力杆件8与横向水平杆6相互垂直。

在本实施例中，所述一号对接扣件1、二号对接扣件2、三号对接扣件4、四号对接扣件5拧紧力矩的调节范围为20-50N·m。

实验时使用相同钢管，不同扣件，对扣件在拧紧力矩为20、30、 40、50N·m的四种情况进行监测，为准确地反映施工现场的实际情况，本实施例试验模型所用钢管及扣件均为施工场地使用中的旧钢管及扣件，现场随机抽取。其单杆稳定承载力试验和搭接方式对承载力的影响试验所需材料及扣件均由该施工场地提供，扣件实验在北京科技大学结构实验室进行。

本实施例中，根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》 GB51210-2016，钢管外径48.3mm，允许偏差±0.5mm；壁厚3.6mm，允许偏差±0.36mm。本次试验所用钢管均为施工场地使用中的旧钢管，最大壁厚为3.7mm，最小壁厚为3.35mm，最大钢管外径为48.55mm，最小钢管外径为48.2mm，均符合规范要求。

试验所用扣件同样来源于施工现场，扣件质量应符合《钢管脚手架扣件》等有关要求，扣件不应有螺栓滑丝、松动等现象，扣件表面无生锈、无裂缝，本次扣件为对接扣件，对接扣件用于横杆与横杆之间的连接。试验扣件进场时应仔细检查，确保扣件的质量和尺寸符合要求。

试验模型由施工人员搭设，部分由实验室人员搭设，搭设的偏差由目测控制，垂直偏差由线锤校准，扣件拧紧力矩用扭力扳手控制。杆件试验加载装置主要是液压千斤顶，扣件由压力传感器控制荷载变化情况。

本次试验分步进行，第一步，进行试验模型的搭建，并且在扣件的螺栓处安置垫片式压力传感器，外接静态应变测试采集仪器；第二步，使用扭力扳手调整拧紧力矩为20N·m，并在荷载p范围内使用压力机逐级施加压力，并观察采集数据情况；第三步，卸荷，并且将扣件处的拧紧力矩分别调整到30、40N·m，重复试验。对接扣件纯弯曲作用实验模型的荷载p范围值是0-5KN，对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型的荷载p范围值是0-6KN。

(1)对接扣件纯弯曲作用试验过程及结果分析：

分别在20N·m，30N·m，40N·m，50N·m的条件下，对所搭建的结构施加压力值，随着压力值p的增加，节点连接处呈现明显的弯折现象。

在对接扣件纯弯曲荷载作用下，不同拧紧力矩下都有不同的拐点，对接扣件二2的加载曲线更为直观，加载到0.5KN左右，到达拐点，随后斜率呈线性增长。这说明在受力初期半刚性节点刚度较低，并且扭力扳手达到规定的拧紧力矩值后存在卸荷的状态，随着加载的持续，节点处被抵紧，节点处所受压力值迅速增大。

同时，拧紧力矩越小，随着竖向荷载增加，斜率增长越快，越早达到弯折状态，而初始拧紧力矩越大，拐点越向后移，卸荷状态持续时间长。

(2)对接/直角扣件竖向荷载作用试验过程及结果分析：

该实验方案中，在集中荷载作用下，由直角扣件所受的力传导到对接扣件后，扣件所受压力值几乎无变化。相比较之下，杆件的挠曲变形更大。

总结：脚手架是一种超静定结构，其在服役过程中，整体框架结构处于稳定状态(应力/位移变化小)，应力/位移不会发生变化或发生很小的变化，当外界扰动过大，这种结构会产生突变(位移变化大)。

(1)在上述各实验方案中，其中对接扣件纯弯曲荷载作用下，拧紧力矩越小，随着竖向荷载增加，斜率增长越快。且相较于直角扣件，对对接扣件的直接荷载作用，脚手架结构更容易受到破坏。

(2)由直角扣件受力时，压力变化较小，同样的，由直角扣件受力传导到对接扣件，对接扣件的压力值几乎无变化。

该脚手架对接扣件的力学性能试验结构建立对接扣件纯弯曲作用实验模型和对接/直角扣件竖向荷载作用实验模型，通过调整拧紧力矩和压力机逐级施压，由对接扣件的螺栓处安置垫片式压力传感器采集压力信息，从而得到脚手架安全状态力学性能的实验结果，为施工工程的脚手架的安全性能提供指导作用。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术，无需进一步叙述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。