高橋墩爬梯結構設計研究

王月華

(泰州職業技術學院建筑工程學院，江蘇 泰州 225300)

丁漢飛

(江蘇華寧工程咨詢監理有限公司，江蘇 南京 210018)

高橋墩爬梯結構設計研究

王月華

(泰州職業技術學院建筑工程學院，江蘇 泰州 225300)

丁漢飛

(江蘇華寧工程咨詢監理有限公司，江蘇 南京 210018)

針對某橋梁高橋墩爬梯結構設計情況，以某橋梁施工中扣件式鋼管腳手架搭設為例，介紹了高橋墩爬梯結構及布置形式，并進行了具體設計計算，為類似高橋墩爬梯設計提供參考。

高橋墩；爬梯；扣件式鋼管腳手架

某橋梁采用了雙柱式矩形空心橋墩，墩身高達40m，屬于高橋墩。為同時滿足2個橋墩的施工需要，擬在橫橋向2個墩身中間搭設1個扣件式鋼管腳手架轉梯作為施工用爬梯。下面，筆者對該橋梁高橋墩施工爬梯進行設計研究。

1 高橋墩爬梯結構及布置形式

1.1爬梯平面布置

圖1 爬梯平面示意圖

爬梯用腳手架采用?48×3.5鋼管進行搭設，步距h=1.5m，爬梯結構寬度B=5.4m,兩側設連墻件與墻體連接(見圖1)。

1.2爬梯立面布置

爬梯用腳手架隨墩身分節澆注高度進行接高，每次接高6m，腳手架水平桿豎向間距1.5m，連墻件豎向間距C=4.5m，并沿高度方向連續設置剪刀撐，桿件間搭接位置和長度滿足《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范(JGJ130-2001)》的要求。

2 設計計算內容

2.1計算參數與材料規格要求

圖2 爬梯立面示意圖

1)取雙排腳手架搭設最大高度H為50m，36m以下采用雙管立桿，36m以上采用單管立桿。

2)立桿縱距la=1.5m(取最大值計算)，立桿橫距lb=1.05m。

3)腳手架鋼管采用?48×3.5(Q235)，每米質量P=0.038kN/m，截面面積A=489mm2，截面模量W=5.08×103mm3，回轉半徑i=15.8mm，抗壓、抗彎強度f=205N/mm2。鋼管材質符合《直縫電焊鋼管(GB/T13793-92)》或《低壓流體輸送用焊接鋼管(GB/T3091-2001)》中的規定，并符合《碳素結構鋼(GB700-88)》中的規定要求。

4)爬梯采用踏步爬梯，按同時鋪設8層計算(按腳手架水平斷面滿鋪折算)。

5)同時作業層數n=2(即同時有2層爬梯承受荷載)。

6)橫桿與立桿連接方式為扣件連接，連墻件與墩身采用焊接連接，連墻件與腳手架采用雙扣件連接，腳手架36m以上為單管立桿，轉梯平臺中間橫桿與立桿采用雙扣件連接；其余橫桿與立桿采用單扣件連接。扣件質量符合《鋼管腳手架扣件(GBl5831-1995)》的規定。

2.2荷載計算

按文獻[1]規定，每米立桿承受結構自重標準值gk1=0.1394kN/m，爬梯自重標準值gk2=0.62kN/m2，施工均布荷載gk=3kN/m2，風荷載標準值ωk=0.7μz·μs·ω0[2]，其中,μz為風壓高度變化系數，取值為2.03；μs為腳手架風荷載體型系數，取值為1.2；ω0為基本風壓值，取值為0.40kN/m2,則風荷載標準值ωk=0.7×2.03×1.2×0.4=0.682kN/m2。

2.3扣件抗滑承載力計算

按文獻[1]規定，直角、旋轉單扣件抗滑承載力設計值為8.0kN，由于扣減抗滑承載力系數為0.8，則單扣件抗滑承載力實際設計值R=6.4kN，雙扣件抗滑承載力實際設計值R′=6.4×2=12.8kN。

橫向水平桿自重P1=la×P=1.05×0.038=0.0399kN；縱向水平桿自重P2=lb×P=1.5×0.038=0.057kN，中間立桿承受的施工荷載和爬梯荷載的效應組合值Q=(1.2gk2+1.4gk)×(la×lb)=(1.2×0.62+1.4×3)×(1.5×1.05)=7.7876kN。因此，轉梯平臺中間立桿雙扣件上的承載力R1=1.2(P1+P2)+Q=1.2×(0.0399+0.057)+7.7876=7.904kN，而其余立桿扣件上承載力R2應不大于R1/2，故取R2=R1/2=3.952kN。由于轉梯平臺中間立桿雙扣件抗滑承載力設計值(R′=12.8kN)大于該雙扣件上的承載力(R1=7.904kN)，其余單扣件抗滑承載力設計值(R=6.4kN)也大于該單扣件上的承載力(R2=3.952kN)，說明扣件抗滑承載力滿足規程要求。

2.4立桿穩定性評估

1)36m以上單管立桿穩定性評估 36m以上單管立桿自重荷載Ng1=gk1×(H-36)=0.1394×(50-36)=1.952kN，36m以上爬梯自重(2層)Ng2=2gk2(la×lb)=2×0.62×1.5×1.05=1.953kN，36m以上單管立桿靜荷載標準值Ng=Ng1+Ng2=1.952+1.953=3.905kN，施工荷載Nq=gk(la×lb)=3.0×1.5×1.05=4.725kN。不考慮風荷載作用時，立桿軸向壓力設計值Ns=1.2Ng+1.4Nq=1.2×3.905+1.4×4.725=11.301kN；考慮風荷載作用時，立桿軸向壓力設計值Nd=1.2Ng+0.85×1.4Nq=1.2×3.905+0.85×1.4×4.725=10.309kN。風荷載設計值產生的立桿段彎矩Mw=0.85×1.4ωklah2/10=0.85×1.4×0.682×1.5×1.52/10=0.274kN·m。

不考慮風荷載時，單管立桿的抗壓、抗彎強度計算公式如下：

(1)

考慮風荷載時，立桿的抗壓、抗彎強度計算公式如下：

(2)

2)36m以下雙管立桿穩定性評估 36m以下雙管立桿承受自重荷載Ng1=gk1×H+P×36=0.1394×50+0.038×36=8.338kN,爬梯自重(共8層)Ng2=8gk2(la×lb)=8×0.62×1.5×1.05=7.812kN,雙管立桿靜荷載標準值Ng=Ng1+Ng2=8.338+7.812=16.15kN,施工荷載Nq=gk(la×lb)=3.0×1.5×1.05=4.725kN。不考慮風荷載作用時，雙管立桿軸向壓力設計值Ns=1.2Ng+1.4Nq=1.2×16.15+1.4×4.725=25.995kN；考慮風荷載作用時，雙管立桿軸向壓力設計值Nd=1.2Ng+0.85×1.4Nq=1.2×16.15+0.85×1.4×4.725=25.003kN。風荷載設計值產生的立桿段彎矩Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.682×1.5×1.52/10=0.274kN·m。

不考慮風荷載時，雙管立桿的抗壓、抗彎強度計算公式如下：

(3)

考慮風荷載時，雙管立桿的抗壓、抗彎強度計算公式如下：

(4)

2.5連墻件軸向承載力計算

由鋼管、扣件、預埋件組成的連接爬梯腳手架與橋墩的連墻件軸向承載力計算公式如下[1]：

Nl=Nlw+No

(5)

圖3 連墻件計算模型

則連墻件軸向力設計值Nl=17.01+5=22.01kN。

3 結 語

針對某橋梁高橋墩爬梯結構設計情況，以某橋梁施工中扣件式鋼管腳手架搭設為例，介紹了高橋墩爬梯結構及布置形式，通過設計計算結果確定了爬梯設計方案并成功實施。今后，在設計高橋墩爬梯結構時應盡量按現場實際情況進行多方案比選，選擇經濟合理的最優方案。此外，施工過程應嚴格執行相關技術規范并實行嚴格的檢查制度，從而確保施工質量。

[1]JGJ130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[2]GBJ50009-2001,建筑結構荷載規范[S].

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.044

TU328

A

1673-1409(2012)12-N137-03