大截面十字柱組裝式操作平臺改進(jìn)建議與應(yīng)用

李百軍，李海軍，鄭佳，楊帥，楊銳

（中建三局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

沙河灘車輛基地位于線路起點能源三路站附近，位于灃涇大道以東、尚航三路以西、能源三路北側(cè)，能源北路以南地塊。建設(shè)內(nèi)容包含跟隨所、雜品庫、工建料棚、物資總庫、運(yùn)用庫、控制中心、綜合樓、乘務(wù)員公寓、換熱站、牽混所、主變電所、油池及水池、聯(lián)合車庫、動態(tài)檢測棚、洗車庫、鏇輪庫、污水處理站、汽車庫、垃圾站、試車線、門衛(wèi)21個單體。車輛基地規(guī)劃用地紅線面積29.578萬m2。鋼構(gòu)件主要為鋼骨柱、鋼骨梁、鋼桁架等結(jié)構(gòu)形式，材質(zhì)為Q355B，總用鋼量約4萬噸。其中，鋼骨柱有1400×600×20×60、1400×600×20×50、2400×900×20×60幾 種 截 面，分2～3節(jié)安裝。

2 操作平臺方案比選

2.1 傳統(tǒng)操作平臺

腳手架操作平臺雖然能滿足鋼柱安裝與焊接需求，但搭設(shè)高度高、平臺面積大，腳手架操作平臺占用場地空間大、對場地平整度及硬化要求高、腳手架材料用料多、周轉(zhuǎn)周期長、腳手架平臺安全防護(hù)難度大。

2.2 常見可調(diào)節(jié)操作平臺

常規(guī)可調(diào)節(jié)操作平臺雖然無須占用下面路面空間，但只適用于邊長小于1m的方柱或者直徑小于1m的圓柱，如果用于邊長大于1m的十字柱上，內(nèi)側(cè)及腹板空隙較大，存在高處墜落安全隱患。為解決傳統(tǒng)及常見操作平臺的不足，本文設(shè)計了一種集簡單、便捷、安全于一體的大截面十字柱分節(jié)安裝和焊接的操作平臺。

3 大截面十字柱組裝式操作平臺設(shè)計

為保證施工安全和操作快捷，針對項目十字柱分節(jié)安裝和焊接施工特點，設(shè)計一種大截面十字柱組裝式標(biāo)準(zhǔn)化操作平臺。

3.1 材料選用

（1）鋼材。如表1所示。

表1

（2）螺栓。底部主結(jié)構(gòu)之間采用M12高強(qiáng)螺栓連接，護(hù)欄與主結(jié)構(gòu)、護(hù)欄之間采用M10高強(qiáng)螺栓連接。

（3）油漆。對操作平臺涂防銹漆和紅色面漆。

3.2 操作平臺結(jié)構(gòu)構(gòu)成

操作平臺的結(jié)構(gòu)包括底部結(jié)構(gòu)、護(hù)欄結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)。

底部結(jié)構(gòu)主要由[10#槽鋼、[5#槽鋼、4mm花紋鋼板焊接而成；護(hù)欄結(jié)構(gòu)主要由L50×5角 鋼、40×40網(wǎng)格、200mm高踢腳板組成；附屬結(jié)構(gòu)主要作用于十字柱腹板位置防止人員、物料墜落（見圖1）。

圖1 操作平臺構(gòu)成

3.3 操作平臺結(jié)構(gòu)驗算

用Midas軟件對操作平臺進(jìn)行變形、強(qiáng)度及穩(wěn)定性能力驗算，有限元模型如下圖所示，其中：（1）單元：均使用一般梁單元；（2）材料：使用Q235B鋼材；（3）邊界條件：X為平行于紙面水平向右為正，Y為平行于紙面水平向上為正，Z為垂直于紙面向外為正。

荷載取值：操作平臺恒載=自重（程序自動計算）+0.3kN/m2(4mm花紋鋼板)。

操作平臺活載=3kN（施加在懸挑端）

荷載組合：①工況1荷載組合1.35×恒+1.4×0.7×活；②工況2荷載組合1.2×恒+1.4×活；③工況3荷載組合1.0×恒+1.0×活。

從操作平臺應(yīng)力比云圖可以看出，平臺結(jié)構(gòu)在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下最大豎向位移-3.75mm=（1/468）L，小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的位移限值1/400，結(jié)構(gòu)位移驗算滿足要求，即操作平臺的變形滿足要求；結(jié)構(gòu)在最不利荷載組合下的最大應(yīng)力σ=-54.42N/mm2，Q235B鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值f=215 N/mm2，f>σ滿足強(qiáng)度驗算要求，即操作平臺強(qiáng)度滿足要求；結(jié)構(gòu)在最不利荷載組合下的應(yīng)力比最大值0.27<1.0，滿足穩(wěn)定性驗算要求，即操作平臺穩(wěn)定性滿足要求。

4 操作平臺使用及注意事項

4.1 使用流程

（1）操作平臺現(xiàn)場組拼分步：分兩部分組裝，組裝完行程平臺分塊1和平臺分塊2。（2）操作平臺現(xiàn)場組拼順序：底部結(jié)構(gòu)→護(hù)欄結(jié)構(gòu)→附屬結(jié)構(gòu)，拼裝底部結(jié)構(gòu)使用8t汽車吊，拼裝護(hù)欄和附屬結(jié)構(gòu)人工即可完成。（3）操作平臺安裝：對需要設(shè)置操作平臺的鋼柱在工廠或現(xiàn)場吊裝前將平臺支撐措施焊接到位，待鋼柱吊裝后，使用25t汽車吊先將平臺分塊1吊裝至支撐位置，固定牢固后再將分塊2吊裝至相應(yīng)位置，最后使用M12高強(qiáng)螺栓將分塊1和分塊2連接。（4）本操作平臺在使用過程中，需要在四周護(hù)欄設(shè)置安全文明施工CI標(biāo)識及驗收圖牌。

4.2 主要作業(yè)內(nèi)容

（1）十字柱分節(jié)安裝；（2）十字柱校正；（3）十字柱焊接；（4）十字柱打磨；（5）十字柱探傷；（6）十字柱下節(jié)柱吊耳、上下節(jié)柱連接板切割。

4.3 使用注意事項

（1）操作平臺使用前，應(yīng)由項目組織各部門及監(jiān)理聯(lián)合驗收。驗收合格后方可投入使用，否則按意見整改。（2）操作平臺使用過程中，平臺作業(yè)人員不得超過2人。（3）操作平臺使用之前，管理人員要對工人進(jìn)行安全技術(shù)交底，交底內(nèi)容包括操作平臺的安裝、使用、驗收、維護(hù)、拆除等，確保操作平臺的拼裝、安裝和正確使用。（4）操作平臺安裝過程中，應(yīng)設(shè)置安全區(qū)域警戒，并安排專人旁站監(jiān)督。

4.4 拆卸注意事項

圖2 平臺分塊示意圖

（1）完成平臺部位構(gòu)件的安裝、校正、焊接、打磨、探傷、吊耳連接板切除等所有工序后，才能進(jìn)行操作平臺的拆除。（2）操作平臺拆除時，應(yīng)將上面雜物清理干凈、下方拉設(shè)警戒區(qū)域并安排專人旁站監(jiān)督，避免高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害等發(fā)生。（3）由于本部位鋼柱已安裝完成，平臺無法整體吊至地面后再拆卸，故需要先用汽車吊先吊住操作平臺分塊2，分塊1和分塊2之間高強(qiáng)螺栓拆除后將分塊1吊離鋼柱，再拆除分塊2。（4）操作平臺拆卸后，仍需驗收，檢查外觀和焊縫質(zhì)量情況，經(jīng)驗收合格后方可再次投入使用。

4.5 拆解步驟

（1）先拆除附屬結(jié)構(gòu)。（2）再拆除護(hù)欄結(jié)構(gòu)。（3）最后拆除底部結(jié)構(gòu)。

5 操作平臺優(yōu)點

5.1 制作簡單

操作平臺結(jié)構(gòu)使用材料只有槽鋼、角鋼、花紋鋼板，通過焊接剛接的方式連接，構(gòu)造簡單，加工方便。

5.2 方便運(yùn)輸，安拆便捷

所有部分均為平面結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸裝卸車簡單；兩個分塊在地面拼裝快捷，使用最小起重量吊裝機(jī)械即可滿足拼裝性能；安裝和拆除均只需要25t汽車吊吊裝2次即可完成。

5.3 可周轉(zhuǎn)性強(qiáng)

操作平臺從安裝到拆除，僅使用分節(jié)鋼柱的30%即可周轉(zhuǎn)使用，較傳統(tǒng)腳手架操作平臺，此平臺安裝到拆除只需4天，可實現(xiàn)施工現(xiàn)場的工序連續(xù)性施工，極大地減少等待時間，提高工效，較傳統(tǒng)操作平臺縮短60%工期。

5.4 減少事故隱患，有利于安全文明施工

使用該定型化操作平臺，較傳統(tǒng)腳手架或普通操作平臺，減少十字柱腹板側(cè)因無任何防護(hù)而引發(fā)的事故隱患，使高處作業(yè)人員安全得到保障，同時，減少可能的墜落物品對下部作業(yè)人員和車輛造成的危險。

5.5 提高十字柱的焊接質(zhì)量

因操作空間大便于作業(yè)，使十字柱焊接一次合格率有了很大的提升。

6 結(jié)語

本文對大截面十字鋼柱分節(jié)安裝、校正、焊接、打磨、探傷及吊耳連接板切除用組裝式標(biāo)準(zhǔn)化操作平臺設(shè)計與應(yīng)用，為大截面十字柱作業(yè)提供了一種新型的方便、快捷、安全、可靠的操作平臺設(shè)計方法，詳細(xì)闡述了操作平臺的設(shè)計、制作、使用、安拆等事項，為大截面十字柱施工操作平臺的選用提供了新的選擇。