龍煙鐵路橋墩支架搭建方案設(shè)計

李連生

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000）

摘 要：文章介紹了龍煙鐵路橋墩墩身施工時扣件式鋼管腳手架的搭建方案設(shè)計。利用了Ansys12.0有限元軟件對腳手架的搭建進(jìn)行了力學(xué)分析與檢算，提高了方案設(shè)計的效率與正確性。為今后類似的施工臨時結(jié)構(gòu)方案設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：扣件式鋼管腳手架；支架搭建；方案設(shè)計；Ansys

1 工程概況

龍煙鐵路橋墩墩身采用了扣件式鋼管腳手架（雙排）進(jìn)行施工。施工方案依據(jù)的是《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）以及有關(guān)設(shè)計圖紙等。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，承臺邊緣距墩身的寬度足夠的情況下，無需地基處理，腳手架立桿只需設(shè)鋼墊板直接立于承臺上；若這個范圍不夠，則需地基處理，回填土夯實(shí)，上鋪腳手板，然后再鋪設(shè)鋼底座，最后設(shè)置立桿，搭建外腳手架采用自下而上的工藝流程。

2 支架方案設(shè)計

橋墩墩身施工采用里外雙排扣件式鋼管腳手架，搭設(shè)高度為20m，腳手架沿橫橋方向長度12.8m，立桿為Φ48.3×3.6mm的單立鋼管，腳手架里側(cè)立桿距墩身模板0.6m，掃地桿設(shè)置于距地面0.2m處。立桿縱距1.6m、排距0.9m，水平橫桿步距1.5m；大橫桿搭接在小橫桿之上，雙扣件連接立桿與橫桿，一字扣件對接立桿、大橫桿；立桿垂直設(shè)置于大橫桿外側(cè)，如圖1所示。

圖1 墩身腳手架的結(jié)構(gòu)圖

3 支架設(shè)計計算

3.1 計算參數(shù)

（1）靜荷載。對腳手架的力學(xué)計算中有關(guān)靜荷載參數(shù)如表1所示。

表1 自重標(biāo)準(zhǔn)值

腳手架鋼管自重立桿承受的結(jié)構(gòu)4層竹串片腳手板欄桿、擋腳板安全設(shè)施（網(wǎng)）0.0397kN/m 0.148kN/m 0.350kN/m2 0.160kN/m 0.010kN/m2

（2）活荷載。施工均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3kN/m2，同時為2層施工層。

（3）風(fēng)荷載。風(fēng)荷載作用：基本風(fēng)壓0.3kN/m2，風(fēng)荷載高度變化系數(shù)μz=0.84，風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=0.65，用于腳手架計算中。

3.2 大橫桿計算

（1）荷載值計算。橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值gk1=0.0397kN/m；腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值gk2=0.35×0.9/3=0.105kN/m；靜荷載的設(shè)計值 g=1.2×0.0397+1.2×0.105=0.174kN/m；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=3×0.9/3=0.9kN/m；活荷載的設(shè)計值q=1.4×0.9=1.26kN/m。

荷載組合有以下三種情況，如表2所示。

表2 荷載組合

荷載組合 大橫桿計算簡圖 自重靜荷載 活荷載一三跨連續(xù)梁、每跨1.6m 設(shè)計值g滿布在第一、三跨滿布活荷載的設(shè)計值q二在第一、二跨滿布活荷載的設(shè)計值q三在全部三跨滿布活荷載的設(shè)計值q

（2）強(qiáng)度檢算。利用Ansys12.0有限元軟件求解上述荷載組合的彎矩，得到如下結(jié)果：

荷載組合一邊跨出現(xiàn)最大正彎距，大橫桿的最大彎曲應(yīng)力：

荷載組合二邊跨支座出現(xiàn)最大負(fù)彎距，大橫桿的最大彎曲應(yīng)力：

（3） 撓 度 檢 算。 靜 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 值g=gk1+gk2=0.0397+0.105=0.1447kN/m；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=0.9kN/m。按上述三種荷載組合情況求解撓度值可知，荷載組合一出現(xiàn)撓度最大值：

fmax=2.474mm＜l /150=10.7mm與10mm，合格。

3.3 小橫桿計算

小橫桿按照簡支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計算，這里是大橫桿位于小橫桿的上方。

（1）荷載值計算。荷載組合一至三的最大支座反力P分別為1415N、2725.4N、2523.8N。小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值：gk1=0.0397kN/m；靜荷載的設(shè)計值：q=1.2×0.0397=0.04764kN/m，立桿排距l(xiāng)=0.9m。取小橫桿為簡支梁來計算支座反力，自重按靜荷載設(shè)計值g滿布。同時在兩個1/3跨度處各作用一個集中荷載P。

（2）強(qiáng)度檢算。取上述的最大支座反力P=2725.4N為外荷載，得到：

σmax = M max/W = 8 22441/5260 = 156.36MPa ＜[ f ]=205MPa ，合格。

（3）撓度檢算。小橫桿的最大撓度：

3.4 扣件抗滑力計算

大橫桿自重標(biāo)準(zhǔn)值：P1=1.6×0.0397=0.0635kN；小橫桿自重標(biāo)準(zhǔn)值：P2=0.9×0.397=0.0357；腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值：P3=1.6×0.9×0.35/2=0.252kN；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Q=3×0.9×0.6/2=2.16kN。因此，縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值：

4 結(jié)束語

在雙排扣件式鋼管腳手架的搭建方案設(shè)計中，將大橫桿設(shè)置于小橫桿的上方，把大橫桿的最大支座反力施加給小橫桿，在最不利荷載布置的情況下，利用Ansys12.0有限元軟件計算小橫桿的最大彎矩和最大撓度進(jìn)行力學(xué)檢算，提高了施工臨時結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的效率。

參考文獻(xiàn)：

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[2]建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].JGJ166-2008.

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[4]徐崇寶,張鐵錚,潘景龍,等.雙排扣件式鋼管腳手架工作性能的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[J].哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報,1989,(2):38-55.

[5]魏新荷.扣件式鋼管腳手架施工安全控制措施研究[D].西安建筑科技大學(xué),2012.

中圖分類號：[U24]

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-2789（2017）09-0222-02

作者簡介：李連生（1969-），男，副教授，研究方向：橋梁與隧道工程方向。