模架坍塌,是建筑施工中最可怕的噩梦之一。一旦发生,往往伴随着惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。由于模架支撑体系立杆纵横向间距过大,立杆轴向应力严重超过钢管标准设计值,水平杆步距过大,架体未设置水平剪刀撑,架体高宽比不满足规范要求且全高未设置连墙件,架体与框架结构未形成有效连接,降低了脚手架的整体稳定性,最终导致模板支撑体系坍塌。
为了避免类似的悲剧再次发生,模架坍塌预警系统应运而生。这一系统的核心是光纤光栅传感器,它就像一双双敏锐的眼睛,时刻监测着模架的健康状况。光纤光栅传感器利用光纤中的布拉格光栅效应,当外界物理量如温度、应变、压力等发生变化时,光栅的周期和折射率也会相应改变,从而导致反射光的波长发生变化。通过精确测量反射光的波长,就能实时感知模架的应力、应变、位移等参数。
在实际应用中,光纤光栅传感器的布设策略至关重要。首先要确定模架的关键受力部位和易发生变形的区域,如立杆底部、横杆连接处、支撑节点等,这些部位就像人体的关节和要害,一旦出现问题,就可能引发模架的整体失稳。然后,根据不同部位的特点和监测需求,选择合适类型和规格的传感器,如应变传感器、位移传感器等,并合理确定传感器的数量和安装位置。例如,在立杆底部,每隔一定距离安装一个应变传感器,实时监测立杆的轴向应力;在横杆连接处,安装位移传感器,监测节点的变形情况。
以某超高层模架为例,在施工过程中,通过在关键部位布设光纤光栅传感器,成功实现了对模架状态的实时监测。在一次强风天气中,传感器监测到模架的部分立杆应力突然增大,位移也出现异常变化。预警系统立即发出警报,施工人员迅速采取措施,对模架进行加固,避免了一场可能发生的坍塌事故。