許 奎，龍?jiān)贀P(yáng)，李 洋，陽(yáng)志拓

（中交二航局深圳分公司，廣東 深圳 518000）

概述

范和港大橋是惠東凌坑至碧甲高速公路土建工程I標(biāo)段的控制性工程，采用雙塔單索面、墩、塔、梁固結(jié)的預(yù)應(yīng)力砼斜拉橋，2個(gè)主塔都采用獨(dú)柱結(jié)構(gòu)，主塔高度為76m，塔底長(zhǎng)為8.5m，寬為3.8m，12～55m高度之間的塔身長(zhǎng)為6.9m，寬為3.8m。

1 自鎖式模塊支架總體設(shè)計(jì)

本工程自鎖式模塊腳手架為支架長(zhǎng)10.7m、寬6.5m、高55.235m。根據(jù)ADG腳手架的特點(diǎn)，48系列立桿進(jìn)行搭設(shè)就可以滿足施工的要求，立桿的搭設(shè)為底座上面套DF桿，DF桿上面為2m立桿。橫桿的步距外側(cè)為1m，內(nèi)側(cè)為2m，立桿的縱向間距為1m＋2.5m＋0.7m＋2.5m＋1m＋2m＋1m，立桿的橫向間距為1m＋1m＋2.5m＋1 m＋1m。縱向側(cè)面設(shè)置一個(gè)上人樓梯，樓梯長(zhǎng)為4.2m、寬為2m。外側(cè)立面每6m布置一道斜拉桿，內(nèi)側(cè)立面不布置斜拉桿。4m高處布置一道水平安全網(wǎng)，往上每10m布置一道安全網(wǎng)，施工平臺(tái)下方需要布置一道安全網(wǎng)，外立面滿布安全網(wǎng)。此支架主要是用于主塔環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉施工、塔柱修飾及作業(yè)人員上下使用。

2 自鎖式模塊支架施工

2.1 自鎖式模塊腳手架簡(jiǎn)介

自鎖式模塊（立桿＋橫桿＋斜桿＝單元模塊）腳手架的主要桿件直徑為φ48，材質(zhì)為Q345B，且經(jīng)過(guò)熱鍍鋅處理，承載能力比一般腳手架鋼管高，由立桿、橫桿和斜拉桿組成的支撐體系，穩(wěn)定性好，輕質(zhì)高強(qiáng)。架體的承載能力高，架體連接形式均采用U型卡件與C型楔銷鎖緊固定。安裝速度快，精度高。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1。

圖1 自鎖式模塊腳手架連接圖

2.2 支架搭設(shè)流程

基礎(chǔ)安裝→擺放地腳→調(diào)平→安裝立桿→橫桿→斜拉桿→格構(gòu)柱搭設(shè)→加固→成型驗(yàn)收。

2.3 支架搭設(shè)

2.3.1 基礎(chǔ)施工

本支架基礎(chǔ)直接坐落于主梁0#塊，采用I25a工字鋼進(jìn)行懸挑，底座立于工字鋼上，短方向最外排需要用I25a工字鋼把力傳遞給I25a工字鋼懸挑部分（如圖2）。

圖2 基礎(chǔ)平面圖

2.3.2 底座調(diào)平

在支架基礎(chǔ)安裝完畢后，按照?qǐng)D紙尺寸放線出每個(gè)底座的位置，并且每個(gè)底座焊接于I25a工字鋼上。底座固定以后，開(kāi)始對(duì)底座進(jìn)行調(diào)平。首先采用水準(zhǔn)儀以任意一個(gè)底座為后視點(diǎn)，依次調(diào)平每一個(gè)底座。底座調(diào)平以后，安裝底座之間的平聯(lián)，再用水平尺復(fù)核底座之間的平聯(lián)，不到位的底座進(jìn)行局部調(diào)整，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.3.3 立桿、橫桿、斜拉桿安裝

底座安裝完之后開(kāi)始安裝立桿、橫桿和斜拉桿。搭設(shè)過(guò)程中采用水平尺校核水平橫桿的水平度，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.3.4 扶墻安裝

由于本支架需要搭設(shè)高度為55.235m，屬于高支架，為了增加支架的穩(wěn)定性，需要設(shè)置扶墻。第一層預(yù)埋件布置在高度為2.235m處，往上每4m設(shè)置一層預(yù)埋件，預(yù)埋件平面位置（如圖3）。預(yù)埋件采用Φ32直螺紋套筒進(jìn)行預(yù)埋，Φ32鋼筋錨固于砼長(zhǎng)度不小于30cm。

圖3 預(yù)埋件平面位置圖

不設(shè)置預(yù)埋件區(qū)域每2m高度需要用鋼管連接架子與主塔四周形成抱箍，用以加強(qiáng)架子的穩(wěn)定性，設(shè)置預(yù)埋件區(qū)域每4m高度需要用鋼管連接架子與主塔用以加強(qiáng)架子的穩(wěn)定性（如圖4）。

圖4 抱箍位置平面圖

2.3.5 梯步安裝

在支架搭設(shè)2m高之后，開(kāi)始安裝爬梯梯步，方便人員上下及材料上下傳遞。支架每搭設(shè)高度為2m時(shí)，爬梯緊隨其后安裝。已搭設(shè)完畢自鎖式模塊腳手架（如圖5）。

圖5 自鎖式模塊腳手架圖

3 支架拆除

3.1 腳手架拆除前應(yīng)派專人檢查腳手架上的材料、雜物是否清理干凈，腳手架拆除前必須劃出安全區(qū)，并設(shè)置警示標(biāo)志。派專人進(jìn)行警戒，架體拆除時(shí)下方不得有其他人員作業(yè)。

3.2 腳手架拆除順序與安裝順序相反。遵循后搭設(shè)的先拆，先搭設(shè)的后拆原則。

3.3 拆除的腳手架桿件及配件用安全的方式逐層拆除、分類、打包、運(yùn)輸裝車，并保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)物品安全。在拆除時(shí)做好協(xié)調(diào)、配合工作，禁止單人拆除較重桿件、配件。嚴(yán)禁向下拋擲腳手架桿件、配件。

3.4 腳手架拆除時(shí)，為使架體保持穩(wěn)定，拆除的最小留置區(qū)段的高寬比不準(zhǔn)大于2∶1，拆除的每根桿件都用安全繩和安全鉤放置地面，決不能拋擲。在每個(gè)步距內(nèi)要首先拆除斜桿，其次是橫桿，最后將立桿拆除，以此類推。

4 支架驗(yàn)算

4.1 荷載取值

恒載標(biāo)準(zhǔn)值取腳踏板和各桿件自重，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值取2kN/m2（200kg/m2）。

4.2 桿件的承載力及穩(wěn)定驗(yàn)算

以下圖6單元為例進(jìn)行計(jì)算。

圖6 支撐腳手架受力單元圖

4.3 立桿承載力計(jì)算

該區(qū)域腳手架分析最大單桿支撐面積單元1.75m（長(zhǎng)）×1m（寬）×55.235m（高）的體積內(nèi)的架體材料統(tǒng)計(jì)核算，總重量1560kg。

單個(gè)支撐單元支撐面積S＝1.75m2。

荷載統(tǒng)計(jì)：

永久荷載：架體自重＝1560kg

活荷載：施工荷載200kg/m2×1.75m2×2＝700kg

單桿恒載設(shè)計(jì)值：1.33×1560＝2075kg

單桿恒載設(shè)計(jì)值：1.5×700＝1050kg

48單桿承載力設(shè)計(jì)值為：2075kg＋1050kg＝31.25kN

查《ELU-ELS-Protégé pages》極限狀態(tài)的概念，48系列B類2m步距，48立桿極限承載力（壓力）為36kN＞31.25kN，滿足要求，安全。

4.4 立桿穩(wěn)定性計(jì)算

單根立桿所受荷載：

不組合合風(fēng)荷載時(shí)：

N/φA≤f

式中：N——計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值

φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)

λ——長(zhǎng)細(xì)比，λ＝lo/i，lo＝1.0×2.0m＝2.0

i——截面回轉(zhuǎn)半徑，根據(jù)本鋼管參數(shù)i＝1.615cm

代入計(jì)算：λ＝lo/i＝2/1.615×100＝123.84

查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）附錄C表C-2得φ＝0.304

A——立桿的截面面積，本鋼管取A＝387mm2

f——鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）Q345鋼取310N/mm2

σ＝N/φA＝28.52kN/0.304/387mm2

＝ 242.42N/mm2＜f＝310N/mm2，滿足要求，安全

組合合風(fēng)荷載時(shí)：

式中：

在下圖區(qū)域內(nèi)均勻堆載2000kg水泥砂漿，對(duì)下圖7單元進(jìn)行計(jì)算。

圖7 支撐腳手架受力單元圖

4.5 立桿承載力計(jì)算

該區(qū)域腳手架最大單桿支撐面積單元為1.75m（長(zhǎng)）×0.5m（寬）×55.235m（高）的體積內(nèi)的架體材料統(tǒng)計(jì)核算，總重量780kg。

單個(gè)支撐單元支撐面積S＝0.875m2。

荷載統(tǒng)計(jì)：

永久荷載：架體自重＋水泥砂漿重＝780kg＋0.875/4.2×2000kg＝1200kg

活荷載：施工荷載200kg/m2×0.875m2×2＝350kg

單桿恒載設(shè)計(jì)值：1.33×1200＝1596kg

單桿恒載設(shè)計(jì)值：1.5×350＝525kg

48單桿承載力設(shè)計(jì)值為：1596kg＋525kg＝21.21kN

查《ELU-ELS-Protégé pages》極限狀態(tài)的概念，48系列B類2m步距，48立桿極限承載力（壓力）為36kN＞21.21kN，滿足要求，安全。

4.6 立桿穩(wěn)定性計(jì)算

單根立桿所受荷載：

不組合風(fēng)荷載時(shí)：

N/φA≤f

式中：N——計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值

不組合風(fēng)載荷時(shí)：

φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，

λ——長(zhǎng)細(xì)比，λ＝lo/i，lo＝1.0×2.0m＝2.0

i——截面回轉(zhuǎn)半徑，根據(jù)本鋼管參數(shù)i＝1.615cm

代入計(jì)算：λ＝lo/i＝2/1.615×100＝123.84

查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）附錄C表C-2得φ＝0.304

A——立桿的截面面積，本鋼管取A＝387mm2

f——鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）Q345鋼取310N/mm2

不組合風(fēng)荷載時(shí)：

σ＝N/φA＝19.30kN/0.304/387mm2

＝164.05N/mm2＜f＝310N/mm2，滿足要求，安全

組合合風(fēng)荷載時(shí)：

5.7 工字鋼受力計(jì)算

對(duì)短邊方向的工字鋼進(jìn)行計(jì)算（圖8）：

圖8

分析可知上圖可簡(jiǎn)化為下圖計(jì)算：

只要滿足Mmax/W≤f，工字鋼就是安全的。

Mmax＝N×L＝20.26kN×1m＝20.26kN·m

不組合風(fēng)荷載時(shí)：

單個(gè)支撐單元支撐面積S＝0.875m2。

荷載統(tǒng)計(jì)：

永久荷載：架體自重＋500kg重千斤頂＝780kg＋500kg＝1280kg

活荷載：施工荷載200kg/m2×0.875m2×2＝350kg

工字鋼為25#：W＝402cm3

對(duì)長(zhǎng)邊方向工字鋼進(jìn)行計(jì)算（下圖9）：

懸挑部分為1m，對(duì)最大設(shè)立點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，最大受力點(diǎn)除了受上方立桿單元的軸力，還要受短邊方向工字鋼傳遞過(guò)來(lái)的軸力。

不組合風(fēng)荷載時(shí)：?jiǎn)蝹€(gè)支撐單元支撐面積S＝1.375m2

荷載統(tǒng)計(jì)：

永久荷載：架體自重＋傳遞的軸力＝680kg＋1280kg

＝1960kg

M/W≤fM＝N×L＝31.22kN×1m＝31.22kN·m

工字鋼為25#：W＝402cm3

5 總結(jié)

（1）自鎖式模塊腳手架全部采用低碳合金鋼制造，強(qiáng)度高于傳統(tǒng)腳手架的普通碳鋼，在各種結(jié)構(gòu)應(yīng)用當(dāng)中，大大地節(jié)約用量，有效提高施工工效，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）鎖式模塊腳手架全部采用內(nèi)外熱鍍鋅防腐工藝，提高了支架的使用壽命，保障了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全。

（3）鎖式模塊腳手架桿件與扣件焊成一體，立桿上的U型卡與橫桿上的C型卡通過(guò)楔鐵自上而下穿接，標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件施工便捷、安全可靠、承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好。

（4）在施工安全文明施工要求比較高的情況下，本支架更能體現(xiàn)出其優(yōu)越性，此支架值得廣泛推廣。

圖9