十字盤塔梯在鐵路高墩施工中的應用

汪 發(fā) 安

(中鐵二十局集團第三工程有限公司，重慶 400000)

十字盤塔梯在鐵路高墩施工中的應用

汪 發(fā) 安

(中鐵二十局集團第三工程有限公司，重慶 400000)

以黃韓侯鐵路簡支橋梁高墩施工為例，通過方案比選將十字盤塔梯應用于變截面薄壁空心高墩施工中，并對十字盤塔梯安裝關(guān)鍵技術(shù)作了介紹，指出該技術(shù)功效提升明顯，降低了施工成本，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

十字盤梯，空心高墩，提升功效，降低成本

1 工程概況

黃(陵)韓(城)侯(馬)鐵路HHZQ-1標北塬至芝陽段新建鐵路全長43.86 km，起訖里程DK0+481.24～DK44+500，鐵路等級Ⅰ級，正線雙線，設(shè)計速度120 km/h，標段內(nèi)特大橋6座，大中橋10余座，除連續(xù)鋼構(gòu)主墩外，其余墩身均采用圓端型變截面薄壁空心墩結(jié)構(gòu)，其中各橋主墩墩高均在60 m以上，最高墩105 m，簡支梁橋墩40 m～50 m圓端型變截面薄壁空心墩16個，50 m～60 m高墩13個，因工期要求所有高墩均需同時開工，橋址分散，數(shù)量大施工點多，大面積高墩施工中施工人員如何上下墩成為高墩施工中安全和進度的關(guān)鍵控制因素之一。

2 施工實施方案設(shè)計

1)方案比選見表1。

經(jīng)過上述高墩施工人員上下墩方案比選，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用十字盤塔梯進行高墩施工時人員上下安全通道更為合適，因墩身施工完成后連續(xù)剛構(gòu)施工需要人員較多，且主墩最高墩達到105 m，故本工程60 m以上連續(xù)鋼構(gòu)主墩采用工程施工電梯，其余高墩施工均采用十字盤塔梯以解決施工人員上下墩問題。

表1 高墩人行安全通道方案比選

2)十字盤塔梯施工總體方案。十字盤塔梯綜合了碗扣腳手架和門式腳手架的優(yōu)點，具有很強的穩(wěn)定性和承載能力，組合靈活，裝拆迅速，標準化程度高，使用方便，費用較低，是一種理想的人員上下工具，可廣泛應用于工業(yè)及民用建筑、橋梁等工程(如圖1所示)。

塔梯的截面尺寸為1.5 m×3.0 m。豎管采用φ60×3.0 mm鋼管，材料為Q345B，彈性模量E=206 GPa；其余聯(lián)接桿件(樓梯除外)均為φ48×3.0 mm鋼管，材料Q235，彈性模量E=206 GPa。每副塔梯另配專用底座4個。立桿上每隔5.0 m設(shè)一個轉(zhuǎn)盤連接板，每個連接板都可在4個方向連接水平管；立桿在長度方向上通過立桿連接件和立桿連接銷進行連接。每個橫桿兩端各有一個水平連接裝置，用于與立桿轉(zhuǎn)盤和斜桿連接。水平連接裝置由鑄造連接件和兩個插銷組成，三者通過鉚釘組合成一個整體。黃韓侯鐵路1標施工中所有簡支梁橋變截面圓端型薄壁空心墩均采用十字盤塔梯進行施工。

塔梯搭建第一節(jié)時可利用已澆筑承臺頂面作為基礎(chǔ)，如承臺寬度不夠時需根據(jù)現(xiàn)場實際情況澆筑2×4 m的C20混凝土基座，厚20 cm，基座底下土層要夯實，基座頂面必須找平，按照截面尺寸預留好底座4個位置，每個位置提前預埋4根φ12圓鋼，安裝可調(diào)支座時按孔位穿過4根預埋鋼筋，根據(jù)墩身施工進度依次搭建。

3 十字盤塔梯安裝關(guān)鍵技術(shù)

3.1 塔梯與橋梁墩身連接

隨著橋梁墩身施工高度逐漸增高，塔梯沿豎向方向，每隔4.5 m必須與橋墩附著，施工時塔梯截面長邊方向與墩身附著，提前在墩身混凝土內(nèi)埋設(shè)預埋件，預埋件與塔梯豎管之間采用2根∠75×6 mm角鋼連接，角鋼與墩身內(nèi)預埋件采用焊接，與塔梯豎管之間采用U型螺栓連接，2根∠75×6 mm角鋼之間采用∠50×5 mm角鋼相連，以提高平面穩(wěn)定性，墩身與塔梯之間距離不大于2 m(見圖2)。

3.2 塔梯與橋墩附著受力計算

1)連接件的軸向力設(shè)計值計算。

Nl=Nlw+N0。

其中，Nl為連接件軸向力設(shè)計值，kN；Nlw為風荷載產(chǎn)生的連接件軸向力設(shè)計值，應按Nlw=1.4·ωk·Ll·Hl驗算；N0為連接件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力，塔梯為雙排架取3 kN；ωk為風荷載標準值，kN/m2；Ll為連接件水平間距，m；Hl為連接件豎向間距，m。

根據(jù)《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，六級以上的強風不得進行高空作業(yè)。

Nl=Nlw+N0=1.4×0.16×3/2×4.5+3=4.512 kN。

2)連接件受力計算。計算方式:根據(jù)軸力驗算構(gòu)件。

附著豎向4.5 m設(shè)一道，連接件長度最大為2 m。

a.構(gòu)件參數(shù):等邊單角鋼:∠75×6;毛截面面積:A=8.80 cm2;凈截面系數(shù):0.90;凈截面面積:An=7.92 cm2;鋼材牌號:Q235;鋼材強度折減系數(shù):1.00;容許長細比:[λ]=150.00。

兩主軸平面內(nèi)約束信息見表2。

表2 兩主軸平面內(nèi)約束信息表

b.荷載參數(shù):N=4.51 kN。

受力狀態(tài):軸心受壓。

c.強度驗算。構(gòu)件截面的最大厚度為6.00 mm,根據(jù)GB 50017—2003表3.4.1-1,f=215.00 N/mm2，根據(jù)式(1)計算：

(1)

強度滿足要求。

d.整體穩(wěn)定。按式(2)進行計算:

(2)

截面為等邊單角鋼，繞對稱軸的長細比λy應取計及扭轉(zhuǎn)效應的換算長細比λyz代替等邊單角鋼截面，按式(3)，式(4)進行計算：

(3)

(4)

根據(jù)GB 50017—2003表5.1.2-1,對于x軸,屬于b類截面,查附錄C,得穩(wěn)定系數(shù)φx=0.768,對于y軸,屬于b類截面,查附錄C,得穩(wěn)定系數(shù)φy=0.753。

φ=min(φx,φy)=0.753。

兩個主軸方向的最大長細比為69.62,不大于設(shè)定的長細比150.00。

根據(jù)GB 50017—2003規(guī)范公式：

3)塔梯承載力分布情況。隨著塔梯搭設(shè)高度的增加，其所承受的力在隨之減少(見圖3)。當搭設(shè)到150 m時，仍可承受0.25 kN/m×150 m=37.5 kN的力，所以搭設(shè)150 m高時仍是安全工作狀態(tài)(塔梯每隔4.5 m需附著)。

4 結(jié)語

通過十字盤塔梯在黃韓侯鐵路簡支橋梁高墩中的應用，解決了高墩數(shù)量多，工點分散，安裝施工電梯成本高，搭設(shè)腳手架人型步梯費時費工，投入材料大成本高等難題，對加快施工進度、節(jié)約施工成本起到巨大作用，為類似工程施工提供借鑒經(jīng)驗。

Cross tray tower ladder application in railway high pier construction

Wang Fa’an

(ChinaRailwayTwentyBureauGroupThirdEngineeringCo.,Ltd,Chongqing400000,China)

Taking the simply supported bridge high pier construction of Huang-Han-Hou railway bureau as an example, through the scheme comparison applied the cross plate tower ladder to variable cross-section thin-walled hollow high pier construction, the cross plate tower ladder installation key technology is presented, and the cross plate tower ladder installation efficiency improved significantly, reduced the construction cost, achieved good economic and social benefits.

cross plate tower ladder, hollow high pier, improve efficiency, reduce cost

2015-02-01

汪發(fā)安(1979- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0182-03

U443.22

A