唐树明
中铁十七局集团第三工程有限公司 河北石家庄 050227
摘要：该文结合京沈客专京冀段14标现浇梁施工过程中用上桥爬梯为工程实例，介绍装配式钢爬梯的结构设计及施工技术，为今后类似工程施工提供参考和借鉴。
关键词：装配式钢爬梯；设计；施工工艺
1.前言
为了保证线路高平顺性要求及节约占地面积，高速铁路线路一般采用“以桥代路”，设置几公里甚至几十公里长的特大桥。为了满足施工需要，施工单位会每隔一定距离设置上桥爬梯，方便人员和小型材料上桥，市场上常用的爬梯为盘扣式脚手架爬梯，此种爬梯由于自重轻和杆件间自由活动量大，随着高度增加容易产生晃动，且每米造价达到千元以上，适用于矮墩处上桥。为降低造价和稳固性考虑，京沈客专京冀段14标自行设计安装了装配式钢爬梯，取得了较好的效果。本文详细介绍钢爬梯结构设计、稳定性验算及施工工艺，以期达到指导并推广的目的。
2.工程概况
京沈客专京冀段14标动车走行线特大桥全长1424.46m，桥址位于北京市朝阳区将台乡，全桥墩高4～18.5m，孔跨样式为：3-20m简支箱梁+3-24m简支箱梁+28-32m简支箱梁+1-（40+64+40）m连续梁+1-（60+100+60）m连续梁，其中简支箱梁均采用支架现浇法施工。根据施工组织安排，每个连续梁和现浇简支箱梁作业面处均设置一处上桥爬梯。
3.爬梯设计方案
爬梯采用钢结构单元组拼而成，每个钢梯单元长4m、宽2m、高2m，主要由框架、梯子、扶手、转角平台及其他配套构件组成。主框架采用∠10×10cm角钢，次框架采用∠5×5cm角钢；梯子采用∠10×10cm做斜支撑，[20槽钢做顶横支撑，压花钢板做踏面；扶手采用φ48mm钢管；转角平台采用压花钢板；防护采用15×15cm密目铁丝网；设计承载为8人同时上下。
4.爬梯施工工艺
4.1爬梯加工
按设计图纸计算钢材的下料长度进行切割下料，主框架采用∠10×10cm角钢焊接，先将底层框架4根角钢按间距摆好，接头采用内外双面满焊，依次安装竖向4根立柱角钢，再安装顶层框架4根角钢，最后焊接次框架纵横向∠5×5cm角钢。
框架焊接完成后，安装梯子横、斜支撑。横支撑采用[20槽钢焊接在顶层框架上，斜支撑采用∠10×10cm角钢焊接在顶、底层框架上，在斜支撑上按20cm间距依次焊接压花钢板踏步，钢板采用双面满焊，同步焊接转角平台压花钢板。扶手立柱焊接在斜支撑上，扶手高1m，防护采用密目铁丝网焊接在框架上。爬梯单元加工完后，表面喷涂防锈漆。
4.2地基处理
基础采用7m（长）×4m（宽）×0.3m（厚）C30混凝土，施工前对基础范围内进行挖除杂填土，平整夯实，再进行混凝土硬化。混凝土浇筑采用插入式振捣器振捣，混凝土表面要保证平整。
4.3爬梯吊装
爬梯单元采用吊车逐节吊装就位，人工辅助固定。吊装前测量放线爬梯4个角坐标，确保位置准确，采用水准仪测量爬梯外围底框架范围内基础标高，不平的地方采用薄钢板支垫。
采用两点起吊法吊装，确保2根钢丝绳长短一致，禁止倾斜。首节就位后，测量梯顶四角标高，人工微调确保水平。底框架4根横向角钢与基础必须密贴，有空隙的地方填塞薄钢板。在梯子底框架基础上采用打M16锚固膨胀螺栓固定在混凝土基础上，螺栓顶穿过角钢预留孔，顶部设置钢垫板，拧紧螺母，确保爬梯稳固，不移位。螺栓固定后用砂浆将梯子四边包裹起来，避免锈蚀影响。
依次逐节安装以上各节爬梯单元，为保证爬梯垂直，采用水平尺和吊锤在两个方向成90度测量控制，垂直度偏差不大于爬梯高度的1/500且不大于50mm，平面位置偏差不大于50mm。单元之间采用在顶、底框架角钢上预留孔，用M20螺栓进行锚固，并在上一节底框架4个角成90度焊接2块20cm长∠10×10cm角钢做卡槽，防止爬梯移位。在最下面一节爬梯设置门，未施工时及下班后及时上锁。
4.4连接系安装
连接系采用I10工字钢一端焊接在爬梯立柱角钢上，另一端焊接在相邻墩身大小里程预埋钢板上。
4.5上桥通道安装
从爬梯顶部至梁面采用φ48mm钢管焊接成1m宽通道，两侧焊接钢管扶手，扶手高1.2m。通道满铺脚手板，无探头板，用铁丝双股并联绑扎在钢管上，通道两侧设置高度不小于18cm的踢脚板。
4.6爬梯拆除
拆除前对爬梯作一次全面检查，清除多余物件，并设立拆除区，禁止人员进入。爬梯的拆除应遵循先支后拆、后支先拆的原则。拆除顺序为：从上往下逐节进行拆除。拆除不允许用猛烈敲打和强扭的方法进行，材料严禁乱扔、抛掷。采用吊车逐节吊装至地面堆码。作业人员高空作业应佩戴安全带和安全帽，做好防范措施。拆除后采用平板车进行转场周转使用。
5.爬梯稳定性验算
为了评估本爬梯的安全性，按构件的结构及受力特点，采用杆系有限元方法进行评估。采用Midas Civil2006软件进行计算，模型主要采用了梁单元，爬梯底部设置四角约束Dx、Dy、Dz，每层标准爬梯四个角之间连接用弹性连接进行模拟。验算内容包括爬梯组成杆件的强度、刚度、整体稳定性。
计算荷载取值为：自重按实际重量计算；人员荷载取限值8个人，单个人按100Kg考虑；建模计算模拟此工况按最上部两层加载，每层4个人加载考虑计算；风荷载基本风压取0.6KN/m2；风压高度变化系数1.0；风荷载体系系数0.8；模型高度取值20m；具体取值见下表。
验算主要考虑如下工况：①强度计算：1.2*楼梯自重+1.4*（人员荷载+风荷载）；②刚度计算：1.0*（人员荷载+楼梯自重）；③稳定性计算：1.2*楼梯自重+1.4*（人员荷载+风荷载）。
通过以上三个工况评估，爬梯组成杆件的强度、刚度、整体稳定性满足要求，其中爬梯最大竖向变形为2.33mm，满足规范不大于L/400=2900/400=7.25mm的要求；爬梯构件在自重、人员荷载及水平风荷载作用下的最大组合应力值为109.11MPa，小于型钢设计值205MPa，满足要求；临界荷载系数低的有173.5，结构整体稳定性可靠。
6.成本效益分析
在爬梯方案比选时，综合对比了市场上常用的盘扣式脚手架爬梯和自制钢爬梯方案。经过分析，自制钢爬梯在稳定性、材料周转性、经济效益等方面较为合理，现列举对比两种方案优缺点。
现按以下数据计算进行经济效益分析：自制钢爬梯采用多节拼装，每节高2m，底宽4*2m；盘扣式爬梯采用上、下通道分开为两组设置，单组底宽2*1.5m。
从经济成本上看，相比于盘扣式脚手架爬梯，自制钢爬梯每米可节约成本680元，按全桥同时展开4个工作面计算，每个工作面墩高20m，共可节约成本5.44万。
7.结束语
本文结合实例通过京沈客专京冀段14标动车走行线特大桥自制钢爬梯运用表明，该型爬梯整体稳定性较好，尤其是在高墩地方，使用过程中可多人交叉上下，拼装速度快，利于重复使用，值得在类似工程项目中推广应用。
参考文献：
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论文作者:唐树明
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第17期
论文发表时间:2019/6/19
标签：爬梯论文; 角钢论文; 荷载论文; 框架论文; 钢板论文; 自重论文; 扶手论文; 《建筑模拟》2019年第17期论文;