作為“基建狂魔”，當前我國每年腳手架工程總費用已達5000億元以上，體量十分巨大，但同時，腳手架坍塌事故也頻頻發生，幾乎每個月都有。調查顯示，腳手架坍塌事故中材料質量問題是最常見原因之一，其中就包括使用劣質、不合格的鋼管。

腳手架坍塌事故

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  01. 腳手架鋼管調直機  

腳手架行業里有一種奇葩機器叫“腳手架鋼管調直除銹刷漆一體機”，它的作用是把彎曲變形的腳手架鋼管調直，以重復使用，因為施工要求對腳手架鋼管的直線度有明確規定，這種機器就出現了。

腳手架鋼管調直機

現在這種調直機在腳手架租賃圈十分搶手，很多租賃站為了節省成本，用它來“修復”各種彎管，由于它也有刷漆功能，只要你愿意，調直后的鋼管看起來可以像新的。

我國的腳手架鋼管年產量近1000萬噸，存量達幾千萬噸。有關專家在《我國建筑施工腳手架坍塌事故分析》中指出，劣質、超期使用和壁厚不合格的鋼管占80%以上，扣件總量有10億個～12億個，其中90%左右為不合格產品。

搜狐網·建設施工安全·分享文章《應建立腳手架質量安全追溯體系》

盡管網上已經有不少人在質疑這種調直機，呼吁監管部門介入調查，但是目前來看，它仍然暢銷，而且主要銷往腳手架租賃站。

使用調直后的鋼管搭設腳手架有很大的安全隱患，想必有力學或材料學常識的人都自然明白。小編知道人微言輕，在這里說幾句不能改變什么，這篇文章只是想通過數值模擬得到的結論來支持一下這些有良知的質疑聲音。

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  02. 調直機原理  

腳手架鋼管調直機又叫雙曲線輥矯直機，最早由蘇聯人設計，輥輪是雙曲線的回轉體，在軸線夾角合適的情況下，理論上能與鋼管完美貼合，通過幾組成對出現的輥輪碾壓，可以使彎管發生塑性變形，將其“捻”成直管。

雙曲線輥原理

在一些對管道直線度要求比較高的行業，可以用雙曲線輥矯直機來解決管道生產過程中的微小彎曲問題，比如一些油氣管道的生產，就需要用到它或者其他更先進的調直機，因為直線度將直接影響管箍的加工、對接，以及管道工作狀態下的變形。

雙曲線輥矯直機

實際調直過程中，雙曲線輥和鋼管接觸起作用的區域是輥輪的中部和兩端。有的機器每個輥可以繞自身軸向旋轉，這種調直精度高，造價也比較高；有的機器所有輥同時繞一個公共軸轉動，調直精度差，造價低廉，腳手架鋼管調直機上用的就是這種。

兩類雙曲線輥矯直機

本公眾號早期提供的案例中，其中一個就與雙曲線有關，在公眾號菜單欄的“福利區”可以找到inp文件下載。

棉簽的包絡面為雙曲線回轉體

由于雙曲線回轉體結構的一些特殊性質，在很多現代建筑或工業冷卻塔上也能看到它的影子，這方面有機會再展開介紹。

雙曲線回轉體結構

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  03. 鋼管調直的數值模擬與虛擬試驗  

腳手架鋼管材料為Q235鋼，材料描述定義為彈性+塑性+韌性損傷+損傷演化，在前4個分析中，使用Abaqus分析連續性技術將鋼管的材料狀態（應力、應變、損傷等）在Explicit和Standard之間傳遞，在開始時做一個具有較大塑性變形的彎管（有凹陷），最終用它來獲得一個包含前工序影響的調直管。

在第5個分析中，利用這個調直管進行抗壓測試（存在側向力），并在工況完全一致的情況下與新管的承載能力進行對比。

前4個分析材料狀態的傳遞

第3個分析-調直過程（18秒-2米）

計算結果表明，調直過程會導致鋼管剛度折減區域擴大，可以通過SDEG來觀察到這一現象，另外局部壁厚也會發生變化。

調直過程鋼管SDEG變化

第5個分析使用顯式準靜態方法計算鋼管的抗壓性能，結果表明，調直后的鋼管在虛擬抗壓試驗中表現很差，與新管相比，幾乎喪失掉一半的抗壓能力。

第5個分析-調直管與新管的抗壓測試對比

理論上講，對于已發生較小塑性應變的鋼管（彎曲后整體平滑），使用這種機器調直可以在一定程度上增大其屈曲時的臨界失穩載荷，這也是它存在的全部意義。然而，即便如此，也要謹慎使用，因為這種廉價機器也會帶來的肉眼不易發覺的幾何缺陷（例如仿真觀察到鋼管的厚度變化和外壁表面節點偏移），抵消掉它僅有的優點。

可以確定地說，對于大塑性應變的情況（彎管局部凹陷、屈曲失穩），調直后再次使用會非常危險。但是現在來看，租賃站的一部分工人在使用的時候，面對這個“神奇”的機器很亢奮，已經到了“見彎就調”的地步，甚至有裂紋的彎管也不放過，調直后租給建筑施工隊的另一幫工人。

鑒于這種東西已經大量進入市場，因果的維度里面，坍塌和責任人被處理事件發生的概率已經陡增，在時間的維度里坍縮為現實之前，有關部門得管一管，也許能挽救不少家庭。