高墩或水中墩T梁\空心板梁更换支座装配式简易施工挂篮搭设技术研究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaoyao2048
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  摘要:在进行旧桥支座更换时,桥梁的高墩、水中墩等都存在施工支架平台搭设困难、安全风险大等难题。本文以广惠高速公路2011年度四座桥梁更换支座工程为依托对装配式简易施工挂篮搭设技术及工艺进行分析研究,以期取得良好的安全及经济效益,为类似工程项目提供技术支持和工艺方面的参考。
  Abstract:Old bridges replacing standoffs during high bridge pier, water pier construction scaffolding platform so there erection difficulties, security risks and other problems. In this paper, Guang - Hui Freeway year 2011 to replace four bridges bearing works as the basis for the assembly type construction hanging basket techniques and technology analysis and study, in order to obtain a good safety and economic efficiency,provide technical support and technological aspects of similar projects reference.
  關键词:更换支座;装配式;施工挂篮
  中图分类号: U443 文献标识码: A
  Keywords: Replacing standoffs; assembly type; construction hanging basket
  1、前言
  1.1 工程概况
  2011年,广惠高速公路的杨知府中桥、QK1860+953小金口互通式主线1号高架桥、K1+876小金口高架桥和K4+276广梅汕铁路高架桥等四座桥梁经检测发现部分支座出现脱空、剪切变形及老化开裂,已经影响到其使用性和耐久性,需进行更换处治。
  四座桥梁均为高架桥,且跨越了市政道路、铁路及河流等,均不宜搭设门式支架或钢管支架作为施工平台。因此,根据现场情况,在施工中均采用了改良的简易挂篮作为更换支座的施工平台。
  2 施工方案
  2.1 简易施工挂篮组成
  简易挂篮施工平台包括由安全防护索、爬梯和小挂篮三部分组成。
  
  
  
  爬梯 小挂篮和安全防护索
  2.2 安全防护索
  安全防护索是为防止高空作业人员发生意外坠落事故而加设的一道安全保护措施,安全防护索由钢丝绳和两端挂钩组成。
  挂钩采用钢板(δ=8mm)并根据桥梁的混凝土防撞墙的截面尺寸加工,一侧端头焊接钢板和螺母,用于固定挂钩。
  
  
  
  安全防护索挂钩 挂钩端头焊接钢板和螺杆
  2.3 爬梯
  爬梯由挂钩、爬梯及其护笼、底部跳板三部分组成。
  
  
  
  挂钩采用钢板(δ=8mm)根据混凝土防撞墙截面尺寸制作,并在内侧卡口加焊钢板条和螺母,以保证其不会发生倾覆或滑动。
  爬梯扶手采用5#方钢、踏步护笼采用φ12mm钢筋,踏步钢筋间距30cm;爬梯底部采用φ8mm钢筋网封底。
  跳板采用φ50钢管和φ12mm钢筋焊接而成,伸至爬梯底部封口下固定,并由爬梯上斜向下伸出两道拉杆拉住跳板。
  2.4 小挂篮
  挂篮由横梁、挂篮、护栏三部分组成,其结构示意图如下图所示:
  
  
  
   2.4.1、材料:8#槽钢、5#槽钢、5#角钢、M20带帽螺杆及配套螺母、小钢管;
   2.4.2、挂篮制作:
  (1)、横梁:扁担梁放置于桥墩盖梁上,根据盖梁宽度B、方框宽度b(取1m)及预留宽度δ(δ取10cm),按L(L=B+b×2+δ×2)截取8#槽钢长度,然后在盖梁两侧位置及两端头位置处共钻4个孔,两端孔位距跨中孔位均为1m。
  (2)、挂篮:挂篮边长1m,两条竖边和底边均采用5#槽钢,顶边采用5#角钢,全部采用焊接连接加螺杆连接。如下图:
  
  
  
  2.5 简易挂篮搭设工艺
  2.5.1 封闭交通
  根据需要,用交通锥封闭备用车道,并按规范设置交通标志牌和警示标志。
  2.5.2 挂安全防护索
  盖梁两侧各挂1条安全防护索,钢索拉至T梁底,然后两端系住挂钩挂在混凝土防撞强上,挂钩用螺杆固定。
  2.5.3 安装爬梯
  爬梯在施工驻地加工组装焊接,运至桥面后,从桥面下放至桥墩盖梁的一侧,并用固定挂钩,防止发生倾覆或滑动,再在爬梯入口处设置安全警示牌。
  
  
  
  2.5.4 第一道挂篮搭设
  (1)、由1名操作工人佩戴好安全带后从爬梯下至跳板上,将安全带挂在安全绳上;
  (2)、由桥面下放横梁,操作工人先将横梁安放在盖梁上。再从桥面下放第一个挂篮,由操作工人将挂篮挂在扁担梁一端并用螺杆拧紧固定。然后,将安装好方框后的伸至盖梁另一侧,侧立横梁,再在本侧安装第二个挂篮。安装后,立即从爬梯底向方框底边满铺竹排,并用绑扎牢固。同时,爬梯与方框间的临空面也采用竹排绑牢进行安全防护;
  (3)、按照上述方法,进行第二道挂篮安装。第二道安装好后,操作工人用木杆将第二道挂篮推至第二个支座垫石处。然后,本侧满铺竹排并绑扎牢固,同时安装挂篮外侧护栏杆;
  (4)、原操作工人爬至盖梁上并穿过T梁横隔板至另一侧,将安全带系在该侧安全绳上。同时,另1名操作工人下至爬梯上,系好安全带后,由两人配合完成另一侧挂篮竹排的铺设。
  (5)、第1名操作下至另一侧挂篮竹排上,进行挂篮临空面的安全防护。
  2.5.5 施工通道搭设
  (1)、两名工人同时站在第二道挂篮处进行第三道挂篮方框安装,然后齐力将挂篮推至第三个支座垫石处,再两侧同时铺设竹排、安装护栏杆、挂防护绿网等。同时,在靠盖梁混凝土面一侧,每隔三道挂篮加设一道剪刀撑。
  (2)、按照安放扁担梁→安装方框→推挂篮→铺竹排→装栏杆、挂绿网→下一道挂篮安装,两侧同时向前推进搭设,直至全部完成。
  
  
  
  平台搭设
  2.5.6 挂篮拆除
  拆除时,按照先搭后拆,后搭先拆的原则进行。从无爬梯一端开始,挂篮两侧同时进行,先拆除护栏杆和护网,再解松竹排铁丝并用缆绳事先绑好横梁。操作工人移动至前一道挂篮,拆除竹排,然后两端同时拉动挂篮至工人跟前。拆除挂篮、横梁,依次吊放至地面,由地面工人转运至下个桥墩处。然后转运爬梯,最后再拆除或转移安全防护索。
  3、安全保证措施
  3.1、挂篮结构验算
  扁担梁两端承受荷载,计算时,扁担梁按均布荷载作用下悬臂简支梁进行简化计算:
  正常施工过程中,一般有1~2名工人同时站在两道挂篮间的竹排上;极限情况下,最多有3名工人。按承载能力极限状态验算扁担梁的承载力:
  荷载取值:F=γ·G挂+μ·(n1·G人+ n2·G物)
   γ、μ—分别为恒载、活载作用分项系数,γ取1.35、μ取1.2;
   G挂 —方框和竹排等总重量,取G挂=200N;
   G人 —施工人员重量,取G人=800N/人;
   G物 —施工中物體(支座或千斤顶)重量,取G物=500N/个。
  中间各道均挂篮承受挂篮两侧的荷载,即:
  Fmax=γ·G挂+μ·(n1·G人+ n2·G物)
  =1.35×200+1.2×(800×3+500×3)=4950N;
  分布到方框顶边和底边的均布荷载均为:q= Pmax /L=4950÷1.0=4950N/m。
   3.1.1、方框
  (1)、强度验算
  方框底边跨中弯矩最大:Mmax= q L²/8=4950×1.0²÷8=618.75N·m
  跨中截面应力最大:σmax = Mmaxh/2I
   =618.75 N·m×0.05m÷(2×26×10-8)m4
   =59.5MPa<【σ】=215MPa
  故方框的强度满足施工要求。
  (2)、挠度计算
  方框跨中产生的最大挠度
  δmax =5qL4/(384EI)
   =5×4950×1.04÷(384×2.0×1011×26×10-8)
   =1.24×10-5(m)
   =1.24mm
  即:方框底边所产生的挠度较小,可以忽略不计。
  3.1.2、横梁
  (1)、强度验算
  横梁悬臂端的最大弯矩Mmax = q L²/6=4950×1.0²÷6=825N·m(负)
  最大正应力σmax = Mmaxh/2I=825 ×0.08÷(2×101×10-8)
   =32.7MPa<【σ】=215MPa
  支点处剪力最大:Qmax=qL=5310N
  最大剪应力:
  τmax= QSz/(Izb)= Qmax Sz/(Izb)
   =4950×(0.043×0.004×0.036)÷(101×10-8×0.043)
   =0.706MPa<【τ】=125MPa
  横梁的容许强度满足施工要求。
  (2)、挠度计算
   在均不荷载作用下,横梁两端位置挠度最大:
   δmax =qL4/(8EI)=4950×1.04÷(8×2.0×1011×101×10-8)
  =3.06×10-3m
  =3.06mm
   即:横梁的变形较小,可以忽略不计。
  综上所述,挂篮的安全性满足施工要求。
  3.2、安全防护
  3.2.1、安全绳
  盖梁的每侧均各拉设一条安全防护索,安全防护索在平台搭设前已完成拉设,并在平台全部拆除后才进行拆除或转移。整个施工过程中,施工作业人员佩戴的安全带都挂在防护索上,既方便作业人员的转运材料等,又能有效地保障了作业人员的生命安全。
  3.2.2、护栏、安全网
  每道挂篮方框竖边中间均焊有挂钩,用于安放护栏杆。挂篮安装后,立即在挂钩和顶端安装两道护栏杆,然后挂防护网。
  3.2.3、安全警示标志
  在爬梯入口和平台通道的入口处的盖梁侧面张贴施工平台限载标志牌、安全警示牌,施工平台外挂安全宣传标语。如下图:
  
  
  
  爬梯入口安全警示标志平台通道入口处限载标志
  
  
  
   安全宣传标语
  4、经济技术创新点总结及效益分析
  4.1、经济技术创新点的总结
  装配式简易挂篮施工平台的顺利搭设并安全投入使用,解决了在进行高墩、水中墩等桥梁支座更换时,搭设传统钢管架或门式支架平台存在的搭设困难、施工安全风险高等难题。它充分利用桥墩盖梁作为支撑,结合型钢钢材受力性能好、质量轻等优点,使得支架平台的适应性更强,材料用量更省,平台的搭、拆工作更为安全、简单、快捷,材料转运也更方便。
  此外,安全防护索也是本项目的一个亮点。安全防护索作为一个独立的安全防护系统,独立于挂篮平台之外。在挂篮平台开始搭设之前就已经安装好,并在平台全部拆除后才进行拆除或转移。整个施工过程中,通过将安全带挂在防护索上,既方便了作业人员等在平台上的移动、转运材料等,又能有效地保障了施工作业人员的生命安全。
  4.2、效益分析
  相对于从桥下搭设钢管或门式支架平台,简易挂篮平台的经济效益主要体现在以下四个方面:
  4.2.1、材料成本方面
  以广惠高速公路小金口互通式主线1号高架桥为例:小金口互通式主线1号高架桥桥宽33.5m,分左右两幅。桥墩盖梁宽1.5m,盖梁离地面平均高度大于10m。搭设一个桥墩支架平台,支架平台耗材对比表:
  支架平台消耗材料对比表
  
  
  
  从表中可以看出,搭设装配式简易挂篮施工平台可以大大节约施工成本。
  4.2.2、工期效益方面
  熟练的一组搭设工人(6人),可以完成两个盖梁的支架平台搭设任务,相对于搭设钢管支架或门式支架,大大节省了工期。广惠高速公路2011年度四座桥梁支座更换工程采用了四套装配式简易挂篮平台进行流水施工,仅75天就完成104个桥墩的2112个支座更换任务。
  4.2.3、安全效益方面
  装配式简易挂篮平台的安全效益主要表现在以下方面:
  (1)、各构件均经受力验算满足施工要求,可靠性好;
  (2)、安全防护索的配套拉设,很好地保障了施工人员在整个施工过程中的生命安全;
  (3)、不需进行地基硬化,以及减少了搭设钢管架或门式架所需的支撑及加固防护措施,安全投入少。
  4.2.4、社会效益方面
  对于桥梁跨越其他道路或码头、航道、人口密集活动区的桥跨,采用装配式简易挂篮平台,对桥下干扰少,安全防护措施投入也较少,效果也更好。如汕头海湾大桥北引桥跨越了妈屿岛海滨泳场停车场、辅航道、码头及市政道路,项目在采用了简易挂篮平台后,施工过程中未对桥下造成任何影响,得到了业主的肯定。
  5、结语
  经改良的装配式简易挂篮施工平台,具有重量轻、搭拆和周转方便、施工安全性高等特点,能广泛应用于桥梁更换支座施工。该平台在汕头海湾大桥北引桥维修加固工程和广惠高速公路2011年度四座桥支座更换工程等项目应用,均取得了比较理想的效果,创造了良好的经济效益和社会效益,其施工安全性高、搭拆及转运方便、快捷、对桥下干扰小等特点也获得了业主单位的肯定和好评。
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