黃傳毅 蔣逸謙 石明忠

摘要：文章以烏蘭木倫河3號橋工程為例，介紹了雙飛翼拱橋施工過程中不同結構類型的安全操作平臺設計方案。該工程通過受力計算、安全措施配備等方法對常規(guī)高空、多角度傾斜、外伸安全平臺進行設計與分析，制作出安全性能高、結構簡單、受力路徑明確的施工安全平臺，最大程度保障作業(yè)人員的安全，可為類似結構形式的橋梁安全平臺設計提供經驗借鑒。

關鍵詞：雙飛翼拱橋;操作平臺;平臺設計;多角度傾斜

中圖分類號：U442.5文獻標識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.003

文章編號：1673-4874（2021）01-0008-04

0引言

隨著橋梁建造技術的日益成熟，人們對橋梁美學的要求越來越高，橋梁的景觀作用也越來越突出，其建筑造型的藝術性得到了空前發(fā)展[1-2]。而拱結構給人強勁的力度感，加之拱橋優(yōu)美的曲線造型[3]，一直受到人們的關注和推崇。

由于拱橋橋型的獨特性，給施工帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。其中安全施工平臺受限于橋梁的設計結構、施工過程中加工安裝等條件，往往需要根據不同的作業(yè)環(huán)境制作與橋梁結構形式相匹配的操作平臺[4-5]，以保障作業(yè)人員的安全，為施工提供便利。本文以烏蘭木倫河3號橋為例，介紹了鋼箱梁、鋼箱拱等不同類型的安全操作平臺設計，為同類型拱橋施工安全操作平臺搭設提供經驗借鑒。

1工程概況

烏蘭木倫河3號橋是國內首座雙飛翼景觀特大橋梁，跨徑布置為（5+74+200+64+5）m，屬于中承式復式鋼箱拱橋，橋面變截面寬度為42～65m。橋梁上部主拱結構為飛翼式鋼箱拱，橫橋向向道路中心線外傾斜17℃，順橋向最大角度為57°;副拱結構為內傾式鋼箱拱，橫橋向向道路中心線內傾45℃，順橋向最大角度為18°;鋼箱梁斜底板與水平面呈24°夾角，采用超高空間異形支架體系作為臨建結構，輔助完成鋼箱梁、鋼箱拱的吊裝。本文從鋼箱梁、多角度拱肋、鋼管支架等方面介紹安全操作平臺的設計與使用。

2外伸梁操作平臺

2.1平臺設計

因施工需要，作業(yè)人員要在外伸梁斜底板內角進行焊接操作，斜底板與外水平面夾角為24。，而常規(guī)制作的吊籃無法使人員深入到達外伸梁斜底板底部，現根據外伸梁形狀，設計與之相匹配的人員焊接安全操作平臺。

操作平臺采用Q235B碳素鋼材質制作，為方便人員作業(yè)，平臺的操作區(qū)域與外伸梁斜底板平行，即與水平面夾角為24°。人員上下通道設計成垂直防護籠，凈空為2m，保證足夠的人員上下空間，在操作區(qū)域的下方，采用10mm厚的Q235B鋼板進行滿鋪。此外，在外伸梁斜頂板上方約5cm處，設置一道與斜頂板平行的爬梯，上下分別與操作平臺的主體承重結構、垂直通道相連，既可保證操作平臺上部呈三角穩(wěn)定結構，又可為作業(yè)人員佩戴安全帶提供懸掛點，如圖1所示。

2.2受力計算

該計算模型采用soilwork軟件進行分析計算。

（1）材料參數

根據設計圖紙，施工平臺材料均采用Q235B碳素鋼。

（2）模型設計

建模見圖2。

（3）荷載設計

按最不利情況考慮，假設人的重量為100kg，向施工平臺邊緣施加2個500N的面荷載。

（4）計算結果

計算結果見圖3～4。

通過計算可知，最大屈服應力為27.34kPa<215kPa（Q235qb屈服應力），最大位移為1.47mm，故平臺滿足要求。

2.3實施效果

根據設計所需的材質、尺寸要求，施工現場加工并實施，實施后的效果如圖5所示。

通過實際使用效果可以看出，外伸梁的安全操作平臺受力明確、安全系數高，結構簡單，實際可操作性強，既保證了高空焊接作業(yè)人員的安全，又不影響橋梁主體結構，提高了施工效率。

3主拱操作平臺

本項目的主拱為空間曲線結構，且曲率大，因此只設計一種平臺并不能滿足施工要求，本文從主拱最陡處與最高處兩種極端情況來介紹主拱操作平臺。

3.1大角度傾斜處操作平臺

3.1.1平臺設計

主拱順橋向最大角度為57°，坡度大，移動、操作均比較困難，作業(yè)人員需在此環(huán)境下進行鋼箱拱的環(huán)口焊接、打磨、涂裝工作，故特針對此作業(yè)條件（順橋向30°～57°）設計操作平臺。

操作平臺采用Q345B碳素合金鋼制作，分為上部與下部結構。操作平臺下部結構與鋼管支架頂部焊接，將主拱下方圍起來;上部結構根據主拱的形狀設置一圈平臺與主拱結構相匹配，上部平臺的兩個側面底部各設置2個與主拱呈45°的牛腿斜撐進行固定。操作平臺上下結構設置兩道寬度為80cm的爬梯進行連接，既可以供人上下，又可以起到固定作用。

操作平臺爬梯底部每隔30cm設置一道用角鋼焊接的防滑條，按照規(guī)范要求在平臺臨邊均設置1.2m的欄桿，底部采用3mm厚的花紋板進行滿鋪，如圖6所示。

3.1.2實施效果

根據設計所需的材質、尺寸要求，施工加工現場并實施，實施后的效果如圖7所示。

實際操作時，作業(yè)人員可通過攀登鋼管支架頂部到達操作平臺下部，通過爬梯可到主拱環(huán)口附近進行焊接、打磨、涂裝等操作，整個過程中有防滑、防摔、防傾倒措施，有效提高了作業(yè)人員在主拱大角度傾斜處作業(yè)時的安全性。

3.2小角度操作平臺

3.2.1平臺設計

主拱順橋向為0～30°時角度較為平緩，但具有較高的高度，約為71m，屬于特級高空作業(yè)，且無仟何防護，加上本項目地處北方，風沙天氣居多，具有突然性和不可預估性，故根據特點設計主拱小角度安全操作平臺。

拱頂操作平臺采用Q345B碳素合金鋼制作，整體為馬鞍式結構，兩側為矩形防護圈，緊貼主拱兩側，既可作為爬梯使用，又可起到安全防護作用。操作平臺呈籠狀，左右兩側與頂部均與主拱進行焊接固定，使之像馬鞍一樣牢牢“騎”在主拱上。平臺距鋼管支架頂部為40cm，每隔50cm設置一道爬梯踏步，頂部操作區(qū)域每1m設置有一道防滑條，且在作業(yè)人員操作區(qū)域上方設置有多處安全帶懸掛點。

3.2.2實施效果

實施后的效果如圖8所示。

操作時，作業(yè)人員通過攀爬拱頂操作平臺到達拱頂，籠式的構造可防止人員移動過程中跌落、摔倒，而馬鞍式結構可使操作平臺牢牢固定，降低了拱頂環(huán)口作業(yè)的安全風險。根據安全平臺定期檢查的結果，均未發(fā)現安全隱患，隱患發(fā)生率為0，此安全平臺的設計完全符合要求。

4副拱操作平臺

4.1平臺設計

本項目副拱的角度為橫橋向向內傾斜45。，順橋向最大角度為18°，且架設結構為空間異形鋼結構，橫截面為菱形，在進行副拱的拱上作業(yè)時，由于橋型設計因素，人員無法直接在副拱上方進行站立操作。

副拱操作平臺使用Q345B碳素合金鋼制作，為兩個箱式防護籠組合而成，與副拱形狀完全相適應，兩個防護籠中間使用兩根角鋼焊接固定，防護籠兩側用彩鋼板進行圍擋，用作擋風使用，平臺下方靠副拱一側每50cm用角鋼設置一道防滑條，上方設置3根橫桿作為安全帶懸掛點，整個平臺與副拱緊密貼合，為作業(yè)人員的施工提供安全保障（如圖9所示）。

4.2實施效果

實施后的效果如圖10所示。

副拱操作平臺與副拱的空間異形結構完全相匹配，結構簡易、制作方便、穩(wěn)定性良好，解決了人員在副拱上難以作業(yè)的困難，最大的特點是具有可拆卸功能，可隨著副拱的施工進度不斷移動，隨拆隨用，在減少安全風險的同時又能提高施工效率。

5鋼管支架操作平臺

5.1平臺設計

本項目采用的是超高空間異形支架作為橋梁臨時支撐結構，施工現場鋼管支架林立、復雜，且鋼管支架高度不一，為落實安全生產要求，項目在鋼管支架作業(yè)時，每隔3.5m搭設一層作業(yè)平臺。

鋼管支架作業(yè)每層均設置專用作業(yè)平臺，平臺完全按照標準化進行制作，整個平臺四個角均與鋼管支架進行焊接固定，底部采用3mm花紋板進行滿鋪，臨邊四周設置.2m的防護欄桿與20cm的擋腳板，上下平臺之間設置人員樓梯，焊接角鋼作為樓梯扶手，樓梯口進行三面防護，所有的安全設施均噴涂紅白警示色，使施工重要部位一目了然。

5.2實施效果

實施后的效果如圖11～12所示。

鋼管支架操作平臺規(guī)范、標準，警示效果強，為作業(yè)人員對于臨建結構的焊接、管理人員的檢查、人員上下主副拱都提供了便利，且安全可靠。

6結語

本文以烏蘭木倫河3號橋鋼箱梁斜底板、順橋向及橫橋向多角度拱肋、鋼管支架安全平臺為例，通過受力分析及定制化設計得知：

（1）針對外伸底部施工部位，設計了結構簡單、受力明確的施工安全平臺。

（2）針對主拱大傾角、超高高度及風沙等特殊條件，定型設計安全操作平臺，隱患查出率、事故發(fā)生率均為0，工程施工過程更加安全、方便、快捷、針對性強。

（3）鋼箱梁安全平臺的設計，在可以節(jié)約成本的同時提高施工過程安全性，為同類型施工安全平臺搭設提供寶貴的經驗借鑒。

參考文獻

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