[科普中國]-胎架

結構

胎架是一種金屬結構， 其組成形式有兩種：

（1）框架式結構的胎架： 即由型鋼和鋼板組合而成，見圖 1 。每檔肋距或間隔一檔肋距設置一塊胎板，由若干胎板組成一只胎架。從圖 1 中看出，為了使胎板與分段外板的接觸面積小而又能緊貼，并使分段在焊接時有自由收縮的可能，則胎板的曲面均做成凹凸鋸齒形。但這樣的胎板需要用整塊的鋼板割出，材料不經(jīng)濟，修正曲面所花的時間也多，故現(xiàn)在都利用廢舊的邊角料，并在角鋼上面間隔排列小塊胎板（如圖 2 ），以代替凹凸鋸齒形胎板，同時能起到鋸齒形胎板的作用，而且用料既省，修正曲面所花工時也較少。

（2）支柱式結構的胎架： 如圖3所示，支柱式結構的胎架用角鋼或管柱組成。 每檔肋位應豎角鋼的根數(shù)， 可根據(jù)結構情況而定。這種胎架的結構用料省，制造方便，但制造曲面較大的分段，線型較難保證。

分類胎架可分為專用胎架，通用胎架及專供焊接與翻身用的回轉(zhuǎn)胎架及搖擺胎架等多種。下面具體介紹他們的性能及用途。

專用胎架專用胎架僅適用于一分段。這種專用胎架（圖 4-a ）有的用整料組成，較正規(guī)，胎架剛性強，堅固耐用，但制造時要求高，費材料，適用于軍品或成批的產(chǎn)品。圖 4-b 是利用廢舊型材和邊角料制成框架式的簡易胎架。 圖 4-c 是用廢舊型材或管柱組成支柱式的簡易胎架。這兩種胎架的特點是在保證一定的剛度的餓基礎上， 結構簡單， 制造修改方便， 成本低，對于單件生產(chǎn)的船舶均較適用。

通用胎架通用胎架對各種分段的適用性強，使用面也廣，其形式較多，下面僅介紹兩種。

（1） 框架式通用胎架：由框架與活絡胎板所組成，見圖5。這種框架根據(jù)特定船型選擇四種角度，即30°、60°、40°、50°，其中30°與60°、40°與50°是做在一框圖架上的。 角度框架的斜向角鐵上開有螺孔，供連接胎板及調(diào)節(jié)胎板高低用。

（2） 支柱式通用胎架：由許多可根可調(diào)節(jié)高度的支柱所組成。胎架線型不需要用樣板劃線，而是直接以坐標型值定出。支柱由內(nèi)外兩根不同口徑的管子套接而成，在內(nèi)外管上個按不同間距鉆有數(shù)排銷孔，以便按胎架型值調(diào)節(jié)支柱的高度后，用銷軸插入相應的銷孔中加以固定 （圖 6）。這種胎架在每裝一只不同分段時，須將胎架支柱按分段型值調(diào)整一次。隨著電子技術的應用于造船工業(yè)，使胎架的支柱能自動調(diào)整，即各支柱的高度值是用數(shù)學放樣秘得的型值，制成紙帶，通過數(shù)控裝置來調(diào)整。支柱的高低可用油壓千斤頂或螺旋千斤頂進行傳動調(diào)節(jié)。通用胎架具有較高的經(jīng)濟性，很有發(fā)展前途。

胎架在船體制造中的應用船體用的胎架，是在船體制造時作為分段外模用。 它是根據(jù)放樣臺中的船體肋骨線型，按所要裝配的分段外形復制而成。船體外形多數(shù)帶有曲型， 胎架既可保證這些曲型分段的線型符合設計要求， 又能改善裝焊條件和擴大自動、半自動焊的使用范圍。對于中下型船舶，胎架是船體建造中的一種主要工藝設備。

采用胎架制造分段能保證船體線型的光順，應胎板的線型與分段外板的線型一致，裝配時只需將外板緊貼在胎板上，就能得到正確的線型。在分段裝配時，有胎架作依據(jù)，拼板焊接后變形較小，在安裝骨架時方便正確，從而可改善施工條件，提高裝配質(zhì)量。另外，由于胎架制造時可選取合理的基面，使分段焊縫的坡度最小，從而能充分利用自動焊及半自動焊，提高了焊接質(zhì)量，加快了建造進度。

胎架承載力計算分析胎架破壞形式分析大量工程實踐表明，胎架的破壞主要是立桿失穩(wěn)導致腳手架坍塌，包括整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。整體失穩(wěn)破壞時，立柱與水平桿組成的空間框架結構順慣性矩較小的弱軸平面內(nèi)呈大波鼓曲現(xiàn)象，各排立柱的鼓曲方向一致，失穩(wěn)曲線的半波長度大于步距。局部失穩(wěn)破壞時，立柱在步距之間發(fā)生小波鼓曲，鼓曲方向可能在立柱與水平桿組成的2個方向的豎向平面內(nèi)，也可能沿任意方向，失穩(wěn)曲線的半波長度接近等于步距。

從胎架構造形式分析，當以相等的步距、柱距、排距搭設時，立柱的局部承載力高于整體承載力，但胎架的長寬比較為接近，平面接近于正方形而不是長條形時，二者承載力值應相差不多。當胎架搭設時步距、柱距有變化，局部的腳手架較稀疏時，立柱受荷不均則容易發(fā)生局部失穩(wěn)破壞。

從受力狀態(tài)分析，胎架主要承受鋼桁架等結構的自重，結構往往通過千斤頂、枕木等傳力給胎架，此時胎架的受力面積較小，荷載傳遞集中在局部，而其他作為施工操作面的地方荷載相對較小，胎架整體受力不均勻，易發(fā)生局部失穩(wěn)破壞的情況，因此施工中應盡量加大荷載傳遞至胎架的接觸面積。

無論哪種破壞，胎架的承載能力主要由立桿決定，立桿的承載能力由其整體或局部失穩(wěn)時的臨界荷載決定。

胎架計算的特殊性胎架是由水平桿、立桿組成的多層多跨框架結構，立桿穩(wěn)定計算問題，實際上是一個節(jié)點為半剛性的空間框架穩(wěn)定計算問題，但和一般的框架相比其特殊點是：

（1）構架的不嚴格性。胎架的構造型式、尺寸參數(shù)和桿件設置常隨應用對象和施工要求的不同而變化，有時需要局部改變桿件設置：它的搭設也不像工程結構那樣嚴格地按照設計圖紙施工，在搭設中又常常由于各種原因，例如施工人員認識不足、要求不嚴，架設材料供應不足，操作工人的經(jīng)驗和主觀意見等而改變構架參數(shù)，例如整架或局部地改變構件尺寸、隨意減少桿件等。而基礎和立桿支墊不好和立桿偏斜過大的情況較為普遍地存在。這些情況的存在，都將導致腳手架的設計計算依據(jù)與施工的實際情況不符，甚至差別顯著。

（2）節(jié)點性能的差異性。連接桿件的扣件節(jié)點，在荷載作用下具有相當?shù)目罐D(zhuǎn)動能力，是一種半剛性節(jié)點。其剛性與扣件的質(zhì)量和擰緊程度密切相關，也直接影響到胎架的結構剛度。在一定扭力矩范圍內(nèi)(