某碼頭施工平臺施工設計及受力驗算

楊朋 王雪蓮 任志福 錢曉麗 李建新 徐利民

（廣州航海學院航務工程學院）

0 概論

某碼頭設計時間為1996 年，整體結構由170.8m 內引橋長、80m 碼頭工作平臺及109.50m 外引橋長組成。碼頭西側為1 個30000DWT 油碼頭泊位、東側為1 個5000DWT 油碼頭泊位。引橋采用預應力混凝土T 梁，T 梁兩端采用墩臺支撐；內引橋段采用6 根T 梁拼接，外引橋采用1 根T 梁；碼頭工作平臺結構形式采用高樁梁板式結構，平面尺度為80.00×24.00m。經過20 多年的運營使用，業主方對碼頭的整體建構進行了檢測。結果顯示該碼頭結構使用性評價綜合等級為C 級，碼頭結構耐久性評價綜合等級為C 級。為了安全考慮，該碼頭需要立即采取可靠的維修、補強措施[1-4]。為了保證施工平臺的安全與穩定，采用相關軟件對其進行受力分析[5-6]。本文對該碼頭施工平臺進行了設計及受力驗算，為該碼頭的維修工作奠定理論基礎。

1 施工平臺搭建

1.1 固定型施工平臺

為保證施工質量及進度要求，需根據維修范圍、作業工作面及進度要求，在施工平臺、施工便橋及該便橋引橋部分碼頭底面分段、分區搭設固定式工作平臺，作為構件維修、加固及防腐施工時使用。引橋施工平臺立面圖見圖1。

碼頭平臺維修施工平臺由上方鋼絲繩施加拉力，并采取恰當的控制漂浮方法。平臺面采滿鋪竹條板，以供人員走動，施工平臺立面示意圖見圖2。

圖1 引橋施工平臺立面示意圖

圖2 碼頭平臺施工平臺立面示意圖

1.2 平臺搭設施工

1.2.1 材料選用

平臺骨架采用φ60mm 的鋼管，每根鋼管固定長度6m。銹蝕嚴重或變形的鋼管不得使用。鋼絲繩（規格φ12.5mm），繩上不得有斷絲和銹跡。連接扣件不得有裂紋、氣孔，與鋼管的貼合面必須嚴格整形確保扣緊時接觸良好。扣件活動部位應能靈活轉動。

1.2.2 搭設要求

按照柱距、排距要求進行放線、定位。每根鋼管長度控制在6m，當鋼管長度超出6m 時，可以采用鋼管的扣件連接兩根鋼管。垂直交叉鋼管的連接采用直角扣件（十字扣）；呈任意角度交叉鋼管的連接采用旋轉扣件（回轉扣）。各水平縱、橫桿之間距離不大于2m，橫縱桿交接處均使用扣件鎖緊。在每根樁上，縱向和橫向各兩根鋼管（即每個面有一根）相互卡主，4 根樁之間搭設成一個整體，架設時應確保卡樁位置的緊固性；鋼絲繩定位后采用專用鎖扣鎖緊形成環箍，并預留足夠長度以防受力收縮。在平臺開始搭建之前，相關技術人員應先對施工人員進行周密的技術交底。當平臺搭建完后，可由該負責施工的技術負責人組織有關人員對施工腳手架等設施進行嚴格驗收。

1.2.3 搭設順序

從碼頭接岸搭臨時鋼架梯，以供搭架施工人員上落→布置卡樁鋼管→利用已搭設卡樁鋼管作為支點，搭設鋼管網平臺→安裝斜支撐，支撐鋼管一端扣緊于平臺，一端夾緊于基樁上→安裝鋼絲繩，鋼絲繩一端系于縱梁，一端系于鋼管網→平臺面滿鋪竹條板→完善上落平臺的鋼梯，并對平臺進行必要加固。

2 平臺受力驗證計算

⑴引橋施工平臺受力的驗算

圖3 施工平臺模型圖

對引橋施工平臺及碼頭平臺部分施工平臺分別建模計算。平臺骨架可采用6cm 直徑鋼管，模型骨架縱橫向間距取最大值2m，可采用鋼板（可忽略不計重量的）模擬施工平臺上鋪設的竹板，考慮施工人員荷載（均布荷載）及結構自重荷載作用下的平臺受力情況。對該碼頭引橋施工平臺受力進行了分析，具體見圖3～圖6。

由圖3～圖6 可知：鋼管骨架的最大應力值為13MPa，鋼絲繩的最大拉力為19KN，平臺豎向最大位移為4.325mm。

⑵碼頭平臺施工平臺受力的驗算

同理，通過對碼頭平臺施工平臺受力分析，可知：鋼管骨架的最大應力值為23.5MPa，鋼絲繩的最大拉力為46KN，平臺豎向最大位移為7.8mm。此外，由于平臺除骨架外均采用竹子搭建，在碼頭平臺部位的施工平臺距離水面較近，水位上漲會對施工平臺產生較大的浮力，以直徑為10cm 的竹子估算，其浮力大概有4 噸左右，這將對施工平臺的安全造成一定的影響。為防止平臺在較大浮力作用下產生漂移，影響碼頭正常作業，擬采取以下措施：①將竹子在竹節處的竹模打一個小洞，使竹子成為空心。此時，對同樣為10cm 直徑的竹子，其鋪設的平臺浮力僅為1.44 噸左右。②在施工平臺的四個角點處，用繩子將其與樁固定在一起，從而限制平臺的漂移。

3 施工安全措施

3.1 施工防護措施

圖4 施工平臺骨架應力圖

圖5 施工平臺鋼絲繩軸力圖

圖6 施工平臺變形圖

⑴在施工作業區的外側設置圍柵。設置施工人員使用安全爬梯，并在梯道上放置可靠的防滑材料。

⑵對搭設完畢的支架進行細致的檢查和驗收，合格后才能投入使用并同時懸掛檢驗合格銘牌。加強對使用過程中的日常檢查，及時發現問題，以便在工作中改進。

⑶使用剩余待用的鋼管應及時回收、整齊存放，施工場地應保持平整，排水狀況良好，在鋼管下可設支墊，采用苫布進行遮蓋。

3.2 安全要求

⑴施工中所用的材料及安全網等均應符合相關的標準和規定，否則不能使用。

⑵采取有效措施控制支架的負荷總量，每平方米最多不得超過200 千克。采取措施加強施工支架在搭設、使用過程中的檢查和規范，及時清除架上的所有雜物。

⑶搭設、拆除施工中應有專人負責指揮和疏導，合理地設置操作區，禁止一切非操作人員入內。一切構件均不得從高空扔下或墜下，防止意外的砸傷事故。

⑷當遇有六級以上強風或臺風天氣時，應該禁止露天高空作業。

⑸負責支架的施工人員須定期進行身體檢查，不適合高空作業的技術工人禁止進行操作。

⑹在施工平臺上操作時所有人員必須穿救生衣、系好安全繩和戴好安全帽。

4 結論

各平臺的受力分析結果：引橋施工平臺鋼管骨架的最大應力值為13MPa，鋼絲繩的最大拉力為19KN，平臺豎向最大位移為4.325mm；碼頭施工平臺鋼管骨架的最大應力值為23.5MPa，鋼絲繩的最大拉力為46KN，平臺豎向最大位移為7.8mm。各項數據均符合設計要求。為了保證安全，應對施工期間的施工安全、環境保護等方面多加關注。