龙烟铁路桥墩支架搭建方案设计

李连生

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000）

摘 要：文章介绍了龙烟铁路桥墩墩身施工时扣件式钢管脚手架的搭建方案设计。利用了Ansys12.0有限元软件对脚手架的搭建进行了力学分析与检算，提高了方案设计的效率与正确性。为今后类似的施工临时结构方案设计提供参考。

关键词：扣件式钢管脚手架；支架搭建；方案设计；Ansys

1 工程概况

龙烟铁路桥墩墩身采用了扣件式钢管脚手架（双排）进行施工。施工方案依据的是《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）以及有关设计图纸等。根据现场实际情况，承台边缘距墩身的宽度足够的情况下，无需地基处理，脚手架立杆只需设钢垫板直接立于承台上；若这个范围不够，则需地基处理，回填土夯实，上铺脚手板，然后再铺设钢底座，最后设置立杆，搭建外脚手架采用自下而上的工艺流程。

2 支架方案设计

桥墩墩身施工采用里外双排扣件式钢管脚手架，搭设高度为20m，脚手架沿横桥方向长度12.8m，立杆为Φ48.3×3.6mm的单立钢管，脚手架里侧立杆距墩身模板0.6m，扫地杆设置于距地面0.2m处。立杆纵距1.6m、排距0.9m，水平横杆步距1.5m；大横杆搭接在小横杆之上，双扣件连接立杆与横杆，一字扣件对接立杆、大横杆；立杆垂直设置于大横杆外侧，如图1所示。

图1 墩身脚手架的结构图

3 支架设计计算

3.1 计算参数

（1）静荷载。对脚手架的力学计算中有关静荷载参数如表1所示。

表1 自重标准值

脚手架钢管自重立杆承受的结构4层竹串片脚手板栏杆、挡脚板安全设施（网）0.0397kN/m 0.148kN/m 0.350kN/m2 0.160kN/m 0.010kN/m2

（2）活荷载。施工均布活荷载标准值为3kN/m2，同时为2层施工层。

（3）风荷载。风荷载作用：基本风压0.3kN/m2，风荷载高度变化系数μz=0.84，风荷载体型系数μs=0.65，用于脚手架计算中。

3.2 大横杆计算

（1）荷载值计算。横杆的自重标准值gk1=0.0397kN/m；脚手板的自重标准值gk2=0.35×0.9/3=0.105kN/m；静荷载的设计值 g=1.2×0.0397+1.2×0.105=0.174kN/m；活荷载标准值qk=3×0.9/3=0.9kN/m；活荷载的设计值q=1.4×0.9=1.26kN/m。

荷载组合有以下三种情况，如表2所示。

表2 荷载组合

荷载组合 大横杆计算简图 自重静荷载 活荷载一三跨连续梁、每跨1.6m 设计值g满布在第一、三跨满布活荷载的设计值q二在第一、二跨满布活荷载的设计值q三在全部三跨满布活荷载的设计值q

（2）强度检算。利用Ansys12.0有限元软件求解上述荷载组合的弯矩，得到如下结果：

荷载组合一边跨出现最大正弯距，大横杆的最大弯曲应力：

荷载组合二边跨支座出现最大负弯距，大横杆的最大弯曲应力：

（3） 挠 度 检 算。 静 荷 载 标 准 值g=gk1+gk2=0.0397+0.105=0.1447kN/m；活荷载标准值q=0.9kN/m。按上述三种荷载组合情况求解挠度值可知，荷载组合一出现挠度最大值：

fmax=2.474mm＜l /150=10.7mm与10mm，合格。

3.3 小横杆计算

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，这里是大横杆位于小横杆的上方。

（1）荷载值计算。荷载组合一至三的最大支座反力P分别为1415N、2725.4N、2523.8N。小横杆的自重标准值：gk1=0.0397kN/m；静荷载的设计值：q=1.2×0.0397=0.04764kN/m，立杆排距l=0.9m。取小横杆为简支梁来计算支座反力，自重按静荷载设计值g满布。同时在两个1/3跨度处各作用一个集中荷载P。

（2）强度检算。取上述的最大支座反力P=2725.4N为外荷载，得到：

σmax = M max/W = 8 22441/5260 = 156.36MPa ＜[ f ]=205MPa ，合格。

（3）挠度检算。小横杆的最大挠度：

3.4 扣件抗滑力计算

大横杆自重标准值：P1=1.6×0.0397=0.0635kN；小横杆自重标准值：P2=0.9×0.397=0.0357；脚手板自重标准值：P3=1.6×0.9×0.35/2=0.252kN；活荷载标准值：Q=3×0.9×0.6/2=2.16kN。因此，纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值：

4 结束语

在双排扣件式钢管脚手架的搭建方案设计中，将大横杆设置于小横杆的上方，把大横杆的最大支座反力施加给小横杆，在最不利荷载布置的情况下，利用Ansys12.0有限元软件计算小横杆的最大弯矩和最大挠度进行力学检算，提高了施工临时结构方案设计的效率。

参考文献：

[1]建筑施工扣件式脚手架安全技术规范[S].JGJ130-2011.

[2]建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范[S].JGJ166-2008.

[3]建筑施工模板安全技术规范[S].JGJ162-2008.

[4]徐崇宝,张铁铮,潘景龙,等.双排扣件式钢管脚手架工作性能的理论分析与实验研究[J].哈尔滨建筑工程学院学报,1989,(2):38-55.

[5]魏新荷.扣件式钢管脚手架施工安全控制措施研究[D].西安建筑科技大学,2012.

中图分类号：[U24]

文献标志码：A

文章编号：2096-2789（2017）09-0222-02

作者简介：李连生（1969-），男，副教授，研究方向：桥梁与隧道工程方向。