基本介紹
- 中文名：胎架
- 外文名：tyre frame
- 屬性：模具
- 釋義：主要起承重受力作用的腳手架
- 套用：模板工程、鋼結構安裝工程等
- 結構：框架式結構、支柱式結構
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結構
胎架是一種金屬結構， 其組成形式有兩種：
圖1
圖1（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定一塊胎板，由若干胎板組成一隻胎架。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，並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，材料不經濟，修正曲面所花的時間也多，故現在都利用廢舊的邊角料，並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， 可根據結構情況而定。這種胎架的結構用料省，製造方便，但製造曲面較大的分段，線型較難保證。
圖2
圖3
圖2圖3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迴轉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
專用胎架僅適用於一分段。這種專用胎架（圖 4-a ）有的用整料組成，較正規，胎架剛性強，堅固耐用，但製造時要求高，費材料，適用於軍品或成批的產品。圖 4-b 是利用廢舊型材和邊角料製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， 製造修改方便， 成本低，對於單件生產的船舶均較適用。
圖4
圖4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。
圖5
圖5（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，供連線胎板及調節胎板高低用。
（2） 支柱式通用胎架：由許多可根可調節高度的支柱所組成。胎架線型不需要用樣板劃線，而是直接以坐標型值定出。支柱由內外兩根不同口徑的管子套接而成，在內外管上個按不同間距鑽有數排銷孔，以便按胎架型值調節支柱的高度後，用銷軸插入相應的銷孔中加以固定 （圖 6）。這種胎架在每裝一隻不同分段時，須將胎架支柱按分段型值調整一次。隨著電子技術的套用於造船工業，使胎架的支柱能自動調整，即各支柱的高度值是用數學放樣秘得的型值，製成紙帶，通過數控裝置來調整。支柱的高低可用油壓千斤頂或螺旋千斤頂進行傳動調節。通用胎架具有較高的經濟性，很有發展前途。
圖6
圖6套用
船體用的胎架，是在船體製造時作為分段外模用。 它是根據放樣台中的船體肋骨線型，按所要裝配的分段外形複製而成。船體外形多數帶有曲型， 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、半自動焊的使用範圍。對於中下型船舶，胎架是船體建造中的一種主要工藝設備。
採用胎架製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，拼板焊接後變形較小，在安裝骨架時方便正確，從而可改善施工條件，提高裝配質量。另外，由於胎架製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，提高了焊接質量，加快了建造進度。
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導致腳手架坍塌，包括整體失穩和局部失穩。整體失穩破壞時，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呈大波鼓曲現象，各排立柱的鼓曲方向一致，失穩曲線的半波長度大於步距。局部失穩破壞時，立柱在步距之間發生小波鼓曲，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，也可能沿任意方向，失穩曲線的半波長度接近等於步距。
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於整體承載力，但胎架的長寬比較為接近，平面接近於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生局部失穩破壞。
從受力狀態分析，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，易發生局部失穩破壞的情況，因此施工中應儘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，立桿穩定計算問題，實際上是一個節點為半剛性的空間框架穩定計算問題，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、尺寸參數和桿件設定常隨套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定：它的搭設也不像工程結構那樣嚴格地按照設計圖紙施工，在搭設中又常常由於各種原因，例如施工人員認識不足、要求不嚴，架設材料供應不足，操作工人的經驗和主觀意見等而改變構架參數，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與施工的實際情況不符，甚至差別顯著。
（2）節點性能的差異性。連線桿件的扣件節點，在荷載作用下具有相當的抗轉動能力，是一種半剛性節點。其剛性與扣件的質量和擰緊程度密切相關，也直接影響到胎架的結構剛度。在一定扭力矩範圍內(<50 N·m)，扭力矩愈大則腳手架節點剛性愈強，承載能力也可相應得到提高，試驗證明，扣件螺栓擰緊扭力矩達40~50N·m時，腳手架節點才具有必要的和穩定的抗轉動剛度。
（3）結構和材料缺陷的難控性。腳手材料是周轉使用工具，在反覆搭設、使用、拆除、運輸和存放的過程中，會使其桿配件產生程度不同的損傷，如鏽蝕、彎曲變形、連線件裂紋、螺栓滑扣等，難以嚴格控制和消除上述這些初始缺陷和使用過程中出現的變化。
（4）荷載的變異性。胎架的結構靜載和施工活荷載分布情況的變化較大，局部荷載集中和受力偏心較大的情況較為普遍，不容易嚴格掌握和控制。
