摘要：本文从广中江潮连西江桥索塔的工程基本情况出发，对其辅助支架的型钢爬架进行设计方面的研究。
关键词：索塔；辅助支架；研究
一、广中江潮连西江桥索塔工程的基本情况
潮连西江桥采用塔梁支撑体系，索塔总高度为107.928m，塔顶高程为+114.502m，桥面以上高度为81.107m。索塔截面由“圆”和“方”组合变换而成，展示了“亦圆亦方、包容天地”的设计理念，形成圆满刚健、阴阳平衡的整体感。索塔自塔顶向下39.0m为圆截面 段，由此至塔底为圆截面变化到矩形截面段。塔顶截面直径为6.5m，圆截面开始向矩形截面变化段直径为5.5m（塔柱最小尺寸）。根据索塔结构特点、牛腿位置和上塔柱斜拉索锚固区段施工要求，将索塔划分为19个施工节段。潮连西江桥索塔1、2节段采用全封闭式双排脚手架进行施工，第3节～第19节采用型钢爬架施工。型钢爬架由4根作为“爬升轨道”的Φ82cm螺旋钢管、3个3.2m高的爬架、1个1.72m高的提升架、16个固定用的抱箍组成。
二、型钢爬架施工设计及施工方案
2.1 型钢爬架构造
2.1.1钢管
钢管利用0#块支架的4根钢管，塔座施工时完成钢管预埋，钢管利用Φ42.6cm横联管连成整体，钢管沿高度方向每24m高设置一道横联；钢管附墙件采用2I12.6工字钢，附墙每6m高设置一道。
2.1.2爬架
爬架由主架、桁架1、桁架2组成，爬架总高3.2m，其中主架体高2m，顶层护栏高1.2m；爬架共分为上下两层，爬架内设置上下层爬梯通道，爬架四周设置钢丝网全封闭，爬架顶层设置1.2m高钢护栏：主架底层横杆由2[16槽钢组成，顶层横杆由2[10槽钢组成，竖杆为Φ83×5mm焊管，斜杆为Φ60×5mm焊管。
2.1.3抱箍
爬架、提升架通过抱箍支撑在钢管上，且通过在抱箍底部沿钢管壁焊接4根10cm长Φ20mm钢筋作为保险。抱箍设置4个牛腿，抱箍内径为Φ820mm，面板为12mm钢板，连接法兰为12mm钢板，肋板为12mm钢板，抱箍法兰采用8颗M20×100 8.8级高强度螺栓连接，螺栓孔为φ22。
2.1.4提升架
提升架为桁架形式，顶面做为通道和操作平台，顶面满铺钢板网，设置钢护栏。主体结构总高0.52m，护栏高1.2m；提升架上层横杆采用2[8槽钢组成，横联采用L75×5mm角钢，水平斜杆采用L50×5mm角钢；底层横杆L75×5mm角钢，横联采用L75×5mm角钢，水平斜杆采用L50×5mm角钢；主桁架腹杆采用Φ83×5mm焊管，其余腹杆采用Φ60×5mm焊管，斜腹杆采用L50×5mm角钢。加上附属结构，提升架重约4.5t。
2.2 型钢爬架加工
型钢桁架、提升架在施工平台上完成加工、试拼及安装，钢抱箍在钢结构加工厂进行加工。型钢桁架分主架、桁架1、桁架2分别进行加工，加工完之后在现场进行试拼装，试拼完成后方可进行安装。提升架直接在现场加工形成整体，加工完成后通过塔吊直接安装。爬架加工过程中对连接焊缝加强检查，控制焊缝质量符合规范要求。爬架加工完成后对爬架体统进行统一喷涂防锈漆，防锈漆颜色采用橘红色。
2.3 型钢爬架施工
型钢桁架安装完成后在投入使用前需抽选一层桁架进行荷载试验，荷载试验采用设计计算荷载进行堆载，验证桁架和抱箍的承载能力。底层桁架平台进行悬挑加宽，尽可能将桁架与索塔之间的间隙封闭。
2.3.1钢管施工
钢管在后场加工成12m长每条，钢管接长采用焊缝连接，每道焊缝处贴4块10×15cm钢板；钢管接长时可将提升架提升至适当位置充当操作平台，钢管吊装时采用自动摘钩装置，钢管驳接完成，塔吊松钩后起吊用钢丝绳自动下滑至操作平台，工人可安全、方便的摘除起吊用钢丝绳。
2.3.2爬架施工
爬架试拼完成后方可进行安装，爬架安装前先安装抱箍，安装过程应注意4个抱箍顶标高一致，之后用高强螺丝将抱箍锁紧。抱箍安装到位后，依次将4个主架吊装到位，应根据试拼装的情况准确测量主架两两之间的相对距离，调整主架间的相对距离与试拼时一致后，将主架与钢管进行固定。主架安装完成后，分别安装桁架1、桁架2，桁架1（桁架2）与主架之间通过32个Φ22mm 4.8级螺栓连接固定。
2.4 型钢爬架拆除
塔柱施工完成后，将拆除型钢桁架，型钢桁架拆除过程为：吊出提升架→拆除2个爬架（剩余1个爬架）→再次安装提升架→提升架、爬架一起下滑至下一道横联或附墙处（爬升逆过程）→拆除提升架以上部分钢管→拆除横联或附墙→塔柱装修完成→继续下滑拆除型钢桁架直至拆除完成。
三、型钢爬架设计分析研究
3.1安全防护设计分析
如图1、2所示，提升架四周均设置1.2m高标准护栏并采用铁丝网进行封闭，提升架平台采用钢脚手板或5mm厚钢板网进行全封闭；在最下层桁架与主塔之间设置型钢平台进行兜底封闭，面板采用3mm厚钢板。
图1 图2
3.2 安全注意事项分析
该设计方案及施工方法，已经明确制定了施工注意事项，防护的内容包括如下。（1）型钢桁架加工、安装、爬升及拆除前必须给作业人员下达安全技术交底；（2）防护工具包括安全帽、系安全带、穿防滑鞋已经提醒；施工天气已经包含：（3）当有六级以上大风和雾、雨天气时应停止型钢桁架的安装、爬升与拆除作业；（4）拆除注意和标志已经完善：搭拆型钢桁架时，地面应设围栏和警戒标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内；（5）定期检查已经添加：定期检查型钢桁架，发现问题和隐患，在施工作业前及时维修和加固，型钢桁架必须有防止坠物伤人的标识；（6）紧急事项已经确立：不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定型钢桁架上，严禁悬挂起重设备；（7）人员操作必须规范：焊工必须持证上岗，无特种作业安全操作证的人员，不准进行焊、割作业；（8）消防器材摆放符合防火要求：每个爬架（提升架）上应配备足够的消防器材，指定专人维护、管理、定期更新，保证完整好用；（9）现场施工安全监督制度建立：在桁架上进行电、气焊作业时，必须有防火措施和专人看守；（10）安全操作规程建立：编制爬架提升施工操作规程，落实支架检查程序，专人负责检查，确认爬架施工安全。
四、受力分析
4.1爬架受力挠度分析
荷载系数根据交通部颁发的《公路桥涵施工技术规范》 JTJ041-2011，荷载及系数取值如下：静荷载增大系数取1.2；施工机具及人群荷载1.5kpa（验算模板按2.5kpa），荷载增大系数取1.4。偏安全考虑，计算书中增大系数取1.6，按2.4kpa计算；侧向力：侧向10kN，动荷载增大系数取1.4；允许最大变形：vT=l/500。
支反力： ；弯应力： ；剪应力： ；组合应力： ；挠度： ；满足使用要求。
4.2抱箍受力验算
本抱箍适用于主墩索塔爬架施工，主要包括钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容，牛腿为小型构件，一般不作变形计算，只作应力计算。根据爬架MIDAS整体建模计算得：（考虑自重安全系数为1.2，自重安全系数为1.4）爬架自重：G=108.2kN；施工荷载：K=378.3kN；总荷载：
108.2+378.3=486.5kN其中单个抱箍最大受力： ；单个牛腿最大受力： ；N—作用在单个抱箍上的荷载，N=156kN；通过计算σ腹= = =40.4Mpa<ffw =160Mpa，。其中： —正面焊缝增大系数，取 =1.22，满足受力要求。
结语
经过设计方案和实体研究，该索塔的辅助支架的型钢爬架设计合理，符合物理力学、建筑规章、防火要求以及安全要求等。
参考文献：
[1]冶金工业部建筑研究总院.GB50205钢结构工程施工质量验收规范.工程建设标准化.2001
[2]中国钢铁工业协会.GB/T 13793直缝电焊钢管.中国标准出版社.2008
[3]中国钢铁工业协会.GB/T 700-2006碳素结构钢.中国标准出版社.2007
[4]中国钢铁工业协会.GB／T228-2010金属拉伸试验方法.中国标准出版社.2011
论文作者:刘瑞灵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/13
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