桥梁高墩钢管脚手架专项方案

探讨某大桥高墩钢管脚手架设计及稳定性分析论文摘要：在桥梁施工中，高桥墩施工一直是重点和难点，在文中主要论述了某大桥的高桥墩钢管脚手架专项施工，其中脚手架的设计及安装，稳定性是其关键，本文中分析了该桥墩的脚手架的稳定性设计和分析。K60+577(6-40m)坞水河大桥为云南省保山市六曼公路特大桥之一，该桥墩脚手架施工为控制性工程。桥梁中线为直线，桥梁全宽9米，桥梁孔垮布置为6-40米装配式预应力混凝土，先简支后连续T梁桥。1#、5#墩采用1.7米双柱式,2#、3#、4#桥墩采用空心单薄壁墩配群桩,两岸桥台均为重力式桥台,扩大基础。桥梁路线穿过深切沟谷，沟底宽阔平缓，2#墩位于沟底边缘，3#墩位于沟底中部，4#墩位于沟谷半坡。在沟底出口平缓地带建立混凝土拌和站及钢筋加工场。其中2#空心墩墩高51米,3#空心墩墩高60米,4#空心墩墩高40米。为保证施工人员和检查人员的安全,我项目部将在2#、3#、4#墩使用钢管脚手架搭设爬梯、检查平台及休息平台。关键词：桥梁工程、高桥墩、脚手架、稳定性分析及设计。1、桥梁高墩钢管脚手架施工技术方案多立杆扣件式钢管脚手架在施工中经常用到，它起到维护、提供工作面和支撑作用，关系到施工能否安全顺利进行起到关键作用，也是施工安全检查中的一项重要内容。1.1基本规定1.1.1、多立杆扣件式钢管脚手架在建筑物外围作维护和操作架体时，有单、双排之分，一般当架体搭设高度H≤24m时，按构造搭设，不计算分析，当H＝25～50m时，用双排脚手架，且应计算各杆件的承载力及变形。1.1.2、围护操作脚手架的基本要求：满足工人操作、材料堆放、运输要求；安全坚固有足够的强度、刚度和稳定性；搭拆方便，节约材料且能多次周转使用等。1.1.3、主要构造要求：架体杆件主要有立杆、大横杆、小横杆、连墙杆、扫地杆、斜撑、剪刀撑、立杆垫块、护身栏杆、安全网及连接各杆件的扣件等。各种杆件的间距、搭接长度按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》执行，连墙杆每层均设且高度≤4m，长度≤6m，与墩体及外架刚性连接；剪刀撑应沿建筑物外侧四周从下向上连续设置，呈45o～60o，斜杆搭接长度≥1m，并不少于三个扣件紧固。布置方式：H≤25m时，在脚手架的两端、转角及中间间距12~15米设置一道，且每片不少于三道；当H=25~50米时，除满足以上要求外，应在相邻两排剪刀撑之间，尚需沿高度10~15米处加设纵向通长剪刀撑一道；当H50m时，应沿脚手架全长全高连续设置。（一）多立杆钢管脚手架的设计计算1、规范标准规定（1）当基本风压20/30mKN，且为敞开式脚手架，每个连墙杆（点）覆盖面积≤30㎡，在计算立杆稳定时不考虑风荷载。（2）脚手架受弯构件允许挠度值的取值：脚手板、纵横水平杆件mml10150和，悬挑梁受弯构件400l。（3）受压构件长细比应符合：立杆：双排架210，单排架230横向斜撑（剪刀撑）中的压杆250，拉杆350，按il0计算结果查《钢结构设计规范》200350017GB附表1.5得值。且当250时27320。（4）杆件计算长度0l取值立杆：hkl0k——计算长度附加系数取1.155——脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按下表一插入法选用h——立杆步距扣件式钢管脚手架立杆的计算长度系数小横杆计算长度0l：当双排架时，0l为内外立杆中心距；当单排架时0l为立杆中心至支撑墙内mm120之间的距离。其他杆件：大横杆的计算长度0l：应按27.10ll计算2、各种恒荷载、活荷载标准值的取值规定（1）KGN1——脚手架杆件及扣件自重标准值产生的轴向力。它与立杆、水平横杆（大、小横杆，连墙杆）的间距有关。可按实际计算或查有关资料选用。HgNkKG1（2）KGN2——构配件等恒载产生的轴向力：如脚手板、挡脚板、护围栏杆、安全网等产生的轴向力。如冲压钢板脚手板等取0.41KN/m2，竹串片脚手板等取0.49KN/m2。（3）KN——施工荷载标准值产生的轴向力总和。其计算面积按下图计算，标准值为2.0KN/m2。（4）Kw——风载荷标准值，按下式计算：0wwSZZKZ——Z高度处的风振系数，取0.7Z——风压高度变化系数。S——风载荷体形系数。查《建筑结构荷载规范》200150009GB。（5）载荷效应组合值：N计算立杆轴向受压设计值，当不组合风荷载时：KKGKGNNNN4.1)(2.121组合风荷载时：KKGKGNNNN4.185.0)(2.1213、多立杆扣件式钢管脚手架各杆件计算公式。（1）纵向大横杆宜按三跨连续梁计算，小横杆宜按单跨简支梁计算。计算公式：fWMKKGMMM4.12.12M、的计算公式详见《简明建筑结构设计手册》。纵横向水平杆与立杆扣接时，扣件抗滑承载力计算应满足：CRRCR——扣件抗滑承载力标准值。对接扣件时，CR取3.2KN；直角旋（大横杆）纵向水平杆荷载面积验算立杆受a小横杆a外立杆内立杆结构转扣件时单扣件取8KN，双扣件取12KN。要求扣件螺栓拧紧扭矩值为40~60N·m。R——纵横向水平杆的竖向作用力设计值。（2）立杆稳定性验算时，按轴心受压杆件计算。其计算位置应取受力最不利的立杆最下一步距及步距、纵横距变化处。计算公式：当不组合风荷载时，应满足：fAN当组合风荷载时，应满足：fWMANw其中：10/4.185.02hlwMaKW07.0wwSZKKKGKGNNNN4.1)(2.121（不组合风载时）KKGKGNNNN4.185.0)(2.121(组合风载时)（3）连墙杆强度、稳定性验核：应按轴心受压杆件计算计算公式：抗压强度、稳定性应满足：fAN1。其中：011NNNWWKWAwN4.1107.0wwSZKWA——每个连墙杆（点）计算覆盖面积：如当mla8.1，mh5.1按二步三跨布置连墙杆时，则23.248.135.1232mlhAaW。0N——附加压力，当双立杆时取5KN，单立杆时取3KN。扣件抗滑承载力验算满足：cRN1（4）立杆地基承载力计算其立杆支座当24H米时，按构造要求设置；当24H米时应验算支座的抗冲切力及弯矩验算和地基承载力计算。支座按有关资料计算，地基承载力计算公式为：gfP。P——立杆轴向力设计值（KN/m2）gf——地基承载力标准值（KN/m2）gkCgfkfCk——各种垫层土承载力调整系数。对碎石类回填土取0.4、粘性土取0.5、岩石砼取1.0。gkf——各种类土的地基承载力标准值。查建筑地基基础设计规范中。ANPA——立杆垫块底面积（m2）N——立杆轴向力设计值（KN）（5）扣件式钢管脚手架允许搭设高度的计算：脚手架允许搭设高度规范规定：单排脚手架：24H米，双排脚手架：50H米，若超过允许搭设高度可采用下部双管立杆，分段悬挑或增设拉杆（撑杆）分段卸荷等有效措施。计算公式：当不组合风荷载时：HgNNAfHKKKGS2.1)]4.12.1([2当组合风荷载时：HgAWMNNAfHKWKKKGS2.1)]}(4.185.02.1[{1Kg——每米脚手架杆件及扣件产生自重标准值（KN/m）。可按实际情况计算或查有关资料取值。并用下式SSHHH001.01调整。取HS和[H]较小值，不小于H为合格。（三）K60+577坞水河大桥2#、3#、4#墩钢管脚手架设置。（1）钢管脚手架按落地扣件式双排钢管脚手架设置，内侧距高墩间距为50cm，两排钢管架间距为40cm。连墙杆布置按二步三跨布置，扣件连接。（2）将地基夯实后浇筑20cmC20混凝土,铺垫一层木板,设扫地钢管,间距30cm，扫地钢管与横杆第一排钢管间距为130cm,横杆第一排钢管与横杆第二排钢管间距为130cm，横杆第二排钢管与横杆第三排钢管间距为140cm，每400cm为一循环，相同设置。钢管采用￠48钢管。（3）立杆顺桥向间距分别为90cm、150cm、90cm，横桥向间距分别为95cm、150cm、150cm、95cm。（4）踏步为顺桥侧双排钢管脚手架外搭设宽100cm，休息平台设100cm宽，踏步及扶手均采用钢管，踏步垫长80cm，宽30cm竹夹板。（5）外部设800cm高防护网，绕一周，随施工高度变化上移，周转使用。（四）坞水河大桥3#墩钢管脚手架计算分析坞水河大桥3#墩钢管脚手架需搭设60米高落地扣件式双排钢管脚手架。计算位置取受力最不利的立杆最下一步距及步距、纵横距变化处，立杆及各种纵横向杆件均为Φ5.348钢管，立杆横距mlb3.1，立杆纵距mla5.1，步距mh5.1，连墙杆布置按二步三跨布置，扣件连接。其余按脚手架搭设有关规范标准执行。施工均布活荷载标准值2/2mKNNK.1、验算立杆的稳定性1）钢管5.348的各种力学参数：2489mmA4121900mmI35080mmWmmi8.152/205mmNf25/1006.2mmNE2）5.348钢管脚手架每米立杆承受的结构自重标准值：mKNgK/1394.0。3）每个连墙杆（点）计算覆盖面积：25.135.135.1232mlhAaW立杆稳定性验算不考虑风荷载，应满足fAN。（1）求N值（立杆底部压力最大、最不利，为计算单元）KKGKGNNNN4.1)(2.121)(97.6501394.01KNHgNKKGKGN2:按6层竹串片脚手板计算，q取0.49mKN/2，则KNqnllNabKG9.2649.0153.121212)(9.345.13.12121KNqllNabK（考虑同时两个操作层施工，q=2×2=42/mKN）则)(30.179.34.1)9.297.6(2.14.1)(2.121KNNNNNKKGKG（2）计算值依il0，hkl0，155.1k，mh50.1，值查表一可得：55.1mhkl69.25.155.1155.10则可以21096.1698.151069.230il查表得245.0（3）代入可以223/205/4.144489245.0103.17mmNfmmNAN因此立杆稳定性附合要求。2、连墙杆计算用双旋转扣件与架体连接，内立杆距墙500mm。试验算连墙杆的强度和抗滑承载力。应满足fAN1（1）求1N：011NNNWWKWAwN4.1107.0wwSZK63.1Z2.1S20/25.0mKNw则)/(3423.025.02.163.17.07.020mKNwwSZK25.13mAW)(47.65.133423.04.14.11KNAwNWKW)(50KNN)(47.11547.6011KNNNNW（2）求值mmll63550027.127.1025019.408.156350il（可以）由19.40查规范可得885.0（3）验算：)/(205)/(5.26489885.01047.112231mmNfmmNAN（可以）（4）扣件抗滑承载力验算：应满足CRN1因采用双扣件KNRC12KNN47.111所以CRN1（可以）3、验算脚手架搭设高度因建设地点20/25.0mKNw，此敞开式脚手架连墙杆覆盖面积22305.13mm在计算立杆稳定性时不考虑风荷载。KKKGSgNNAfH2.1)]4.12.1([2mmm4.93933761394.02.1894003.245601394.02.1)109.34.1109.22.1(205489245.033mHHHSS42