跨主干道連續梁附著式防護棚架制作與結構受力分析

郭 瑞

(中鐵二十一局集團第二工程有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 概述

本大跨度連續梁是為排洪兼立交而設，主跨跨越天水城市主干道羲皇大道，中跨合攏段正位于羲皇大道、G310國道、麥賈公路交叉口處，車流量較大、行人較多。為了防止梁部施工高空墜物威脅到車輛及行人安全，設計施工防護采用鋼性棚架防護，其施工難度大、周期長、成本較高。該連續梁前期由于拆遷影響，導致工期滯后，且該連續梁位于社棠渭河特大橋架梁通道上，工期滯后勢必影響全橋的架梁工期及無咋軌道工期[1]。在此背景下，為了實現工期目標、節約成本，確保施工安全，特改進設計施工防護方案，采用附著式棚架對位于主干道上的梁段進行安全防護[2]。

2 附著式防護棚架方案

附著式防護棚架采用在掛籃底部前、后橫梁焊接提吊槽鋼及鋼板組成防護棚架。附著式防護棚架立面圖如圖1所示。

圖1 附著式防護棚架立面圖

棚架底板平臺骨架采用10#槽鋼、間距100×100cm,槽鋼與底板平臺底部3mm鋼板進行滿焊，橫向長度1520cm、縱向寬度750cm；四周圍擋骨架采用5cm角鋼，間距200cm，角鋼與四周圍擋3mm鋼板進行滿焊，高度150cm；底板平臺底部鋼板與四周圍擋鋼板采用5cm角鋼進行焊接連接；最后采用10#槽鋼把掛籃底部前（后）橫梁、棚架橫向槽鋼、棚架縱向槽鋼焊接成為整體。

3 附著式防護棚架受力驗算

3.1 荷載計算

底板平臺：3mm鋼板，尺寸為1520cm×750cm；棚架底板平臺骨架即縱肋和橫肋：10#槽鋼，間距100cm×100cm；吊桿：10# 槽鋼；四周圍擋：3mm 鋼板，高150cm；四周圍擋骨架：5cm×5cm角鋼。材料為 Q235 鋼材，材料的容許應力為：[σ]=170Mpa，[τ]=100Mpa。

棚架自重在有限元模型中計入，棚架上掉落的材料、垃圾、混凝土養護水以及清理人員等荷載按3KN/m2考慮，此外根據施工情況考慮最不利600kg重物墜落到防護棚上，沖擊系數為2.0。荷載組合：棚架自重+棚架頂面均布荷載+墜物沖擊荷載。在模型計算時考慮1.2的安全系數。

3.2 模型建立

防護棚架主體模型如圖2所示。

圖2 防護棚架主體模型圖

3.3 計算結果

1）吊桿強度。經計算可知，吊桿的最大軸應力為 29.42Mpa＜[σ]=170Mpa，表明吊桿強度滿足要求。如圖3所示。

圖3 底板平臺計算結果

2）底板平臺

計算可知底板平臺的最大應力為154.65Mpa＜[σ]=170Mpa，最大剪應力為 98.28Mpa＜[τ]=100Mpa，表明底板平臺強度滿足要求；底板平臺的最大位移為15.25mm＜7500/400=18.75mm，表明底板平臺剛度滿足要求。

3）縱肋

計算可知縱肋的最大組合應力為133.67Mpa＜[σ]=170Mpa，最大剪應力為 21.77Mpa＜[τ]=170Mpa，表明縱肋的強度滿足要求?？v肋的最大位移為9.88mm＜7500/400=18.75mm，表明縱肋剛度滿足要求，如圖4所示。

圖4 縱肋計算結果

計算可知橫肋的最大組合應力為93.70Mpa＜[σ]=170Mpa，最大剪應力為 16.97Mpa＜[τ]=100Mpa，表明橫肋的強度滿足要求。橫肋的最大位移為19.75mm＜15200/400=38mm，表明橫肋剛度滿足要求。如圖5所示。

圖5 橫肋計算結果

3.4 結論

經檢算，附著式防護棚架的吊桿、底板平臺、縱肋及橫肋的強度和剛度均滿足規范要求,即附著式防護棚架受力驗算合格。

4 附著式防護棚架實施要點

4.1 棚架焊接

1）施工焊接過程中，確保各部件連接的焊接質量，焊縫應飽滿。

2）施焊時應選擇適合的電流，避免電弧咬傷鋼板，操作時要保持焊腳寬度和焊縫高度達到設計和規范要求，同時嚴禁在焊縫區以外的母材上打火引弧。

4.2 質量控制措施

1）要符合 《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）和 《鋼結構焊接規程》（GB 50661-2011）等現行的規范。操作前應進行技術交底并嚴格進行各道工序交接驗收。

2）嚴格進行材料和半成品的的進場檢驗，各種材料和半成品應有試驗和出廠合格證明，嚴禁使用不合格的材料。

4.3 安全環?？刂拼胧?/h3>

1）防護棚架在上掛籃之前，應對T構相對應側進行配重，配重材料采用混凝土塊。掛籃在走行時，也應移動混凝土塊，使T構兩側達到相對平衡；

2）施工過程中，定期對防護棚架上掉落的材料及垃圾進行清理；重量較大的機械、材料等嚴禁堆放在防護棚架上，以免棚架承重過大，發生損壞；

3）為確保安全，箱梁頂面至防護棚架四周安裝5mm×5mm不銹鋼防護網，防護網與骨架用鐵絲綁扎，每60cm綁扎一道，相鄰兩塊鋼絲網進行綁扎；

4）施工過程中，應對防護棚架底部距離既有路面進行限高控制，限高＞5m，并在棚架側面周圍鋼板上粘貼反光條、安裝警示燈帶，提醒夜間行駛車輛，防止車輛掛碰防護棚架。

5）電焊機外殼必須接地良好，其電源的裝拆要由電工進行。電焊機要設單獨開關，并放置在防雨閘箱內。工作結束后要切斷電源，并檢查操作地點，確認無火災隱患后，方可離開。

6）焊接時，防護設施周圍應用彩條布圍住，防止電弧光污染。

5 灌水實驗

防護棚架底板平臺制作完成后，將其注滿水，靜止5min，檢查是否有漏水現場，若有漏水進行補焊，確保底板平臺密封不漏水。在防護棚架底板平臺內配備一臺抽水泵，將排水管引至既有公路范圍外；另外將梁上預留孔臨時封堵。

6 結語

實踐證明，跨既有路連續梁施工梁段采用附著式防護棚架工藝簡便、工期短、成本低、施工安全。本大跨度連續梁是為排洪兼立交而設，主跨跨越天水城市羲皇大道，車流量較大、行人較多。為了防止梁部施工高空墜物威脅到車輛及行人安全，設計并實施了施工防護采用鋼性棚架防護。

1）構造及特點。附著式防護棚架采用在掛籃底部前、后橫梁焊接提吊槽鋼及鋼板組成防護棚架，改進了傳統防護方法。棚架底板平臺骨架采用10#槽鋼、間距100×100cm,槽鋼與底板平臺底部3mm鋼板進行滿焊，橫向長度1520cm、縱向寬度750cm；四周圍擋骨架采用5cm角鋼，間距200cm，角鋼與四周圍擋3mm鋼板進行滿焊，高度150cm；底板平臺底部鋼板與四周圍擋鋼板采用5cm角鋼進行焊接連接；最后采用10#槽鋼把掛籃底部前 （后）橫梁、棚架橫向槽鋼、棚架縱向槽鋼焊接成為整體，使得改進后的防護架裝置科學合理、安全可靠。

2）附著式防護棚架受力驗算。首次對附著式防護棚架進行了受力驗算，驗證了防護棚架材料選擇、結構設計的合理性和結構的安全性。建立了防護棚架主體模型，對吊桿、縱橫肋進行了驗算，充分保證了結構的強度指標達到使用要求。

3）效益分析。傳統防護方法是搭設整體防護架，工期長且成本高，關鍵是該連續梁前期由于拆遷影響，導致工期滯后，且該連續梁位于社棠渭河特大橋架梁通道上，工期滯后勢必影響全橋的架梁工期及無咋軌道工期。在此背景下，為了實現工期目標、節約成本，確保施工安全，特改進設計施工防護方案，采用附著式棚架對位于主干道上的梁段進行安全防護。