淺談儀征套閘除險加固工程交通橋腳手架支撐體系

趙國彬 曹松寶 裴習(xí)軍

(儀征市水利工程總隊，江蘇儀征 211400)

淺談儀征套閘除險加固工程交通橋腳手架支撐體系

趙國彬 曹松寶 裴習(xí)軍

(儀征市水利工程總隊，江蘇儀征 211400)

目前，全國中小水利項目中的泵站、節(jié)制閘、船閘相比交通、鐵路項目中的交通橋跨數(shù)較少且跨徑較短，如若采用預(yù)制后架設(shè)，安全和資金上面投入的代價相比較大。本文結(jié)合儀征套閘除險加固工程這一實例，就套閘上閘首交通橋的實際情況，結(jié)合一系列理論驗算依據(jù)，對其上閘首啟閉機(jī)工作橋成功地進(jìn)行了現(xiàn)澆，希望可以為中小型水利項目類似工程施工提供借鑒和參考。

儀征套閘工程;腳手架;支撐;驗算

1 工程概況

儀征套閘位于儀征城區(qū)以東儀揚河上，建成于1972年，是儀揚河通江的重要防洪排澇控制工程之一。套閘20年一遇行洪設(shè)計流量100m3/s。套閘閘身總長132.9m，其中閘室長104.5m，上閘首凈寬12m。因原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，經(jīng)多年運行，工程老化嚴(yán)重，存在安全隱患。經(jīng)工程安全鑒定，認(rèn)定該閘為三類閘。新建的上閘首工作橋為倒Ⅱ型結(jié)構(gòu)，主梁1.4m高，通過橡膠支座擱置在兩側(cè)排架上，工作橋總長14.3m，凈跨12.06m。

2 施工方案

2.1 材料選擇

該工程的鋼管腳手材料采用 φ48鋼管，壁厚3.0mm。鋼管壁厚偏差小于0.45mm，表面銹蝕深度小

于0.5mm，鋼管兩端切口偏差小于1.7mm，鋼管彎曲變形小于規(guī)范允許值。鋼管腳手架扣件采用可鍛鑄鐵制作，檢查腳手架鋼管的外形與幾何形狀允許偏差是否符合《建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 130—2001)表8.1.5的規(guī)定。

2.2 測量放樣

測量人員利用全站儀在施工測量控制點的閘底板上測放出工作橋軸線和閘孔中心線，并用墨斗在底板上彈出工作橋軸線和閘孔線。木工隊放樣人員根據(jù)工作橋軸線和閘孔中心線以及腳手布置圖放出每根立桿的位置。

2.3 腳手架搭設(shè)

工作橋下承重腳手立桿橫向設(shè)置9排，間距80cm;其上下游側(cè)各增加一排腳手架(另可接上做外側(cè)欄桿用)，間距150cm;立桿縱向設(shè)置21排，間距60cm;橫桿步距設(shè)置為150cm，設(shè)置11步。腳手架搭設(shè)流程:施工放樣→安放立桿墊板(此處可以不設(shè))→豎立桿同時安裝掃地桿→搭設(shè)水平桿→搭設(shè)剪刀撐(斜撐)→掛設(shè)安全網(wǎng)→鋪腳手板→搭設(shè)擋腳桿和欄桿。

2.4 腳手架設(shè)計荷載復(fù)核

2.4.1 腳手架受力荷載計算

腳手架復(fù)核按1m梁長計算，鋼管規(guī)格以φ48mm、壁厚3.0mm計，鋼筋混凝土斷面按450cm寬計算荷載。

a.模板、方木荷載。套閘工作橋決定采用木模板，扣除兩端橋墩支撐的模板面積后，承重模板面積為:12.06×4.5+12.06×1.25×8+(4.5－0.4×4)× 0.5×14=194.3m2，按《路橋施工計算手冊》表8-1計算，則模板荷載為 N1=194.3m2×0.05×7.5kN/m3/ 12=6.07kN，木模容重為7.5kN/m3;木方采用5cm× 10cm規(guī)格，沿縱向布置，間距設(shè)置為10cm，則木方荷載為:N2=(4.5/0.1+1+1.25×8/0.1)×12.06× 0.05×0.1×7.5/12=5.502kN。

b.工作橋鋼筋混凝土自重。按腳手架實際接受荷載計算，扣除兩端橋墩采用支座傳遞給排架的重力，12.06m范圍內(nèi)重力荷載為N3=((14.3-1.5)×0.4× 1.25×4+0.5×(4.5－0.4×4)×0.25×7+(14.3－1.5)×4.5×0.15)×23.7=871.63kN，沿梁長方向871.63/12=72.64kN(C30混凝土容重為23.7kN/m3)。

c.活荷載。主要荷載為施工人員、施工設(shè)備荷載、振搗荷載和風(fēng)荷載，由于采用混凝土泵車澆筑，且梁高大于1.0m，可不考慮混凝土沖擊荷載。

d.腳手架自重。21×9×15.6(立桿)+11×21× 4.5(縱向水平桿)+9×11×12(橫向水平桿)+6× 4×6×2(剪刀撐)=5463.9m，鋼管按33.3N/m計算，十字扣件總量約為2200只(9N/只)，旋轉(zhuǎn)扣件約160只(11N/只)，對接扣件約650只(13N/只)，則鋼管扣件總荷載為(5463.9×33.3+2200×9+160×11+ 650×13)/10/1000=21.20kN，腳手架計算荷載為21.20/12=1.77kN。

e.腳手架立桿的軸向力設(shè)計值為:N=1.2× (6.07+5.502+72.64+1.77)+1.4×15.75=125.23kN。2.4.2 單根立桿的承載力復(fù)核

腳手架立桿的計算長度l0=kμh=1.155×1.6× 1.5=2.772m

式中 k——計算長度附加系數(shù)，取1.155;

μ——考慮腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù)，按雙排架兩步三跨查表得1.6;

h——立桿步距。

長細(xì)比 l0/I=277.2/1.595=173.8＜［λ］=210 (根據(jù)腳手架安全技術(shù)規(guī)范，鋼管的回轉(zhuǎn)半徑為1.595cm，敞開式雙排架的容許長細(xì)比［λ］為210)

由λ查表得立桿的穩(wěn)定系數(shù)Φ=0.236

［N］=ΦA(chǔ)［σ］=0.236×424×205=20.513kN式中 A——每根鋼管的截面積為424mm2;

［σ］——鋼材強(qiáng)度設(shè)計強(qiáng)度值為205MPa。

N=125.23/(1×9)=13.91kN＜［N］=20.513kN (1m內(nèi)最少立桿數(shù)為9根)

施工中主梁1m長方平均布置21×9/12=15.75根，滿足要求。

單根立桿的設(shè)計受力為 N=125.23/15.75= 7.95kN

單根立桿允許承載力:查路橋施工計算手冊表13-5，橫桿間距為150cm時，對接立桿［N］=26.8kN，N＜［N］，滿足要求。

2.4.3 橫桿的強(qiáng)度和剛度復(fù)核

a.小橫桿驗算。立桿縱向排距為60.0cm(順橋向間距)，橫向間距為80cm(垂直橋梁方向間距)，因此小橫桿的計算跨徑為l1=0.80m，橫向作用在小橫桿上的均布荷載為:

恒載 q1=(6.07+5.502+72.64)×0.6/4.5= 11.23kN/m

活載q2=15.75×0.6/4.5=2.1kN/m

q=q1+q2=11.23+2.10=13.33kN/m

b.大橫桿驗算。立桿縱向排距為60.0cm，橫向間距為80cm，因此大橫桿的計算跨徑為l2=0.6m，橫向作用在大橫桿上的均布荷載為:

恒載 q1=(6.07+5.502+72.64)×0.8/4.5= 14.97kN/m

活載q2=15.75×0.8/4.5=2.80kN/m

q=q1+q2=14.97+2.80=17.77kN/m

現(xiàn)按三跨連續(xù)梁計算時，由小橫桿傳遞的集中力F=13.33×0.8=10.664kN(13.33kN/m為小橫桿均布荷載計算出的q值)

2.4.4 扣件抗滑承載力復(fù)核

在腳手頂部每個主節(jié)點處的立桿上加設(shè)兩個頂卡，頂部共3個扣件承受上頂部壓力，3個扣件受力疊加，則:立桿的最大豎向作用力R=10.66kN＜Rc×3= 8.0kN×3=24.0kN。最上一層所有橫桿的扣件(包括頂卡)必須全部逐個檢查牢固程度，加頂卡部位的3只扣件必須上下緊靠在一起，為確保安全，最好采用帶頂托的調(diào)整螺絲直接受力，并排的兩個橫向鋼管或10號槽鋼擱置在頂托上，傳遞全部上部荷載。

2.4.5 立桿地基承載力

由于腳手架搭設(shè)在節(jié)制閘混凝土底板(C25)上，故此處的地基承載力能滿足要求，不再對其承載力進(jìn)行驗算。

2.5 現(xiàn)場施工后腳手架荷載的復(fù)核驗算

集合工作橋變更及項目部自身施工要求，現(xiàn)將現(xiàn)場搭設(shè)的排架進(jìn)行驗算，詳見圖1、圖2。

圖1 現(xiàn)場腳手架搭設(shè)布置

圖2 上閘首工作橋受力分析

如果按上述受力分析則較為復(fù)雜，故驗算桿件的穩(wěn)定性時有以下幾方面的假設(shè)及要求:

a.后期梁底布設(shè)的立管嚴(yán)格上來說應(yīng)承受所有的上部荷載，但現(xiàn)實鋼管的剛度及彈性壓縮必然存在，故項目部應(yīng)考慮全面，假設(shè)工作橋的荷載及活載的一半由支撐點1～6來承擔(dān)。

b.梁底傳受的力沒有在支撐點中間，項目部假設(shè)受力全部在支撐點中間(彎矩偏大計算)。

c.由于梁板(現(xiàn)澆面)由間距20cm的短鋼管傳力至支撐點，該處從彎矩偏大處著想，加算到支撐點的中部，即q1加算至f1中，由此可以看出，支撐點2～3與支撐點4～5承受的剪力和彎矩最大，故以下只驗算支撐點2～3或支撐點4～5的剪力與彎矩。

d.經(jīng)現(xiàn)場查驗，順橋向立桿間距最大為65cm，即大橫桿的計算跨徑為65cm，以下計算取順橋向0.65m范圍來計算。

簡化后的工作橋受力圖分析如圖3所示。

圖3 上閘首工作橋簡化后的受力分析

支撐點1～支撐點2間距1m，支撐點2～支撐點3間距1m，支撐點3～支撐點4間距0.9m，支撐點4～支撐點5間距1m，支撐點5～支撐點6間距1m，則有:

則荷載圖如圖4所示:

圖4 荷載圖

由于支撐點3～支撐點4上部力F3較小，為簡化計算方面，荷載圖按等跨計算。

由于支撐點2～支撐點3受到上部荷載最大，故只計算支撐點2～支撐點3的橫桿跨中撓度，若滿足要求，相應(yīng)其他支撐點段也能滿足要求。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》P260關(guān)于五跨梁的計算系數(shù)，查得支撐點2～支撐點3跨度中點撓度系數(shù)為0.356，則:f2= 0.356×/(100EI)=0.356×6600×10003/(100× 2.06×105×1.078×105)=1.058mm＜［f］=3mm，驗算滿足要求。

3 腳手架搭設(shè)質(zhì)量控制

3.1 搭設(shè)立桿

底部立桿采用不同長度的鋼管，立桿聯(lián)接必須交錯布置，相鄰立桿的聯(lián)接不在同一高度，其錯開的垂直距離不得小于500mm，并不得在同一步內(nèi)。立桿接頭采用對接扣件聯(lián)接，由于受力需要，禁止使用搭接連接。在立桿上升過程中，為增加穩(wěn)定性，須及時與閘墩、排架進(jìn)行可靠支撐。立桿頂端高出施工作業(yè)面不小于1.5m。

3.2 搭設(shè)縱向水平桿和橫向水平桿

接頭采用對接扣件聯(lián)接，內(nèi)外兩根縱向相鄰水平桿的接頭不在同步同跨內(nèi)，上下兩個 相鄰接頭錯開一跨，其錯開的水平距離為800mm，各接頭中心立柱軸心距離小于跨距1/3。縱向水平桿與立柱相交處用直角扣件與立柱固定。橫向水平桿用直角扣件架設(shè)在縱向水平桿的上方。凡立桿與縱向桿相交處均設(shè)置一根橫向水平桿;橫向水平桿鋼管長度6.0m(與縱向水平桿一樣)，接頭需錯開布置，上下兩個相鄰接頭錯開一跨，其錯開的水平距離為800mm，各接頭中心立柱軸心距離小于跨距1/3。

3.3 搭設(shè)縱、橫向掃地桿

每根立桿的底部向上200mm處，設(shè)置縱、橫向掃地桿，用直角扣件與立柱固定。立桿基礎(chǔ)不在同一水平高度時，將高處的縱向掃地桿向低處延伸跨，并與低跨立柱固定。

3.4 搭設(shè)剪刀撐

設(shè)置連續(xù)剪刀撐，從一側(cè)最下角開始，由底至頂連接布置，跨度間隔為6跨，雙向布置，內(nèi)部每隔5排立柱布置一層剪刀撐。每副剪刀撐與地面的夾角為45°～60°。剪刀撐設(shè)置在腳手架立柱及安全網(wǎng)的外側(cè)，接頭采用搭接聯(lián)接，其搭接長度不少于1000mm、三個旋轉(zhuǎn)扣件固定，并用旋轉(zhuǎn)扣件固定在立柱或橫向水平桿的伸出端上，其交點距中心節(jié)點的距離100mm。

［1］JGJ 130—2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］．2001．

［2］JGJ 59—99建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)［S］．1999．

［3］JGJ 80—91建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范，1991．

［4］周水興，何兆益，鄒毅松，等．路橋施工計算手冊［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［5］DG/TJ 08—016—2004鋼管扣件水平模板的支撐系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)程［S］．2004．

［6］《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》編寫組．建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998．

Discussion on traffic bridge scaffold support system in Yizheng simple lock risk removal reinforcement project

ZHAO Guobin，CAO Songbao，PEI Xijun
(Yizheng Water Conservancy Project Team，Yizheng 211400，China)

At present，pumping station，check gate and lock of national small and medium－sized water conservancy projects have less spans and shorter span diameter compared with traffic bridges in transportation and railway projects．If they are erected after prefabrication，price of investing in safety and fund is higher．In the paper，the example of Yizheng suite lock risk elimination and reinforcement project as well as actual condition of traffic bridge on the head of suite lock are adopted．A series of theoretical calculation basis is combined for the the successful cast-in-situ of hoist working bridge on the gate head．It is expected that it can provide reference for similar constructions in small and medium-sized water conservancy projects．

Yizheng simple lock project;scaffold;support;verification

TV87

B

1005-4774(2015)05-0064-04