07-钢结构桥梁高空滑移操作平台.doc

钢结构桥梁高空滑移操作平台黄胜 张志伟 张浩（中建钢构有限公司，广东 深圳 518040）【摘要】：本文研究制作了一种高空滑移操作平台，为钢结构桥梁悬挑部分的高栓、焊接以及涂装等作业提供了一个安全、舒适的施工平台，极大的提高了高空悬空作业的安全系数。此操作平台制作简单，滑移方便，在解决施工难题的同时也节约了工程成本，加快了工程进度。【关键字】：高空滑移操作平台；悬空作业；钢结构桥梁A high sliding platform for steel bridgeHuang Sheng Zhang hao Zhang zhiwei（China Construction Steel Structure Company，Shenzhen，Guangdong 518040，China）Abstract：In this paper, we search and fabrication a high sliding platform, this sliding platform provides a security and comfortable operating environment for bolts twisting、weld and coating at the overhung part of steel bridge, greatly increase the security coefficient. In the meantime, manufacturing and operation this sliding platform are very easy. this sliding platform not only solving the construction problems, but also saving cost, quickening job progress.Key worlds : High sliding platform、Impending work、Steel bridge1.引言重庆粉房湾长江大桥是一座公轨两用的双塔双索面半漂浮体系斜拉钢结构桥，大桥上层桥面为通行双向六车道一级公路，下层桥面为双线轨道预留铁路。全桥总长897m，共分为61个节段。采用南北岸同时向江中心靠拢的方式进行安装，其中北岸采取两台架桥机同时对称安装。在北岸的整个安装过程中只有前5个节段是在胎架上进行，其余26个节段均是采取悬臂拼装的方式进行安装。悬挑部分的桥底面与地面和江面的垂直距离分别为45m和50m，这之间没有任何的支撑设施，完全呈悬空状态，如图1。每个标准节段的桥底面长16m，宽16.5m，需要进行大量高栓、焊接和涂装工作。这给项目的安全施工带来了巨大的挑战。本文经过研究设计了一个安全、舒适且可操作性强的滑移操作平台，很好的解决了项目的悬空作业难题，确保了作业人员的安全，加快了工程的进度。同时也对其他类似的项目具有很好的借鉴意义。图1重庆粉房湾大桥施工现场2.设计方案为了给施工作业人员提供一个安全、舒适的操作平台，同时考虑平台的可移动性，我们充分利用桥底面的两条检修轨道，研究设计了一个8m17.34m的滑移操作平台，如图2。操作平台主要框架结构由三片主桁架和十片次桁架组成。其中，三片主桁架呈倒梯形，上底长18.8m，下底长17.34m，高0.8m，主桁架两两相距4m横向平行铺设；两主桁架之间纵向铺设五片次桁架，1号与2号桁架之间相距3.25m，2号与3号桁架之间相距5.42m，另一端与之相对称；D、E、F、G四根长17.34m的弦杆两两相距2m横向平行铺设。为了尽可能的减少操作平台的自重，我们设计只在需要作业的区域铺设密目钢丝网，而没有作业的区域，如I处则不需要铺设钢丝网。整个操作平台的临边和悬空处用高1.2m的防护栏杆和密目安全网包围起来，确保作业人员安全，同时在悬空处还拉设全网，防止人员和物件坠落。操作平台采用6个承重量为3吨手动葫芦作为吊点与检修轨道连接，吊点设置如图3，整个平台只需六人同时拉动手动葫芦即可行走，当滑移到位后，将保险绳固定在桥底面，防止平台移动。图2操作平台三维示意图图3操作平台俯视平面图3.平台受力计算由于此滑移操作平台用于高空作业，为了确保使用的安全性，我们对滑移平台进行了精确的受力和变形计算，并根据计算的结果设定实际操作的参数。3.1计算依据下桥面操作平台结构图建筑结构荷载规范(GB50009-2001)（2006年版）钢结构设计规范(GB50017-2003) 3.2计算内容下桥面操作平台安装完成后，在其自重作用下和后续的使用过程中，结构会产生变形，因此，考虑结构变形的可控性，有必要分析一下安装完成后结构的变形及结构的整体受力情况。并给出六个吊点的反力值，为现场实施提供借鉴意义。3.3计算概况（1）计算软件：MIDAS Gen Ver.730；（2）单位制本施工模拟计算，长度单位为毫米（mm），力单位为牛（N），应力单位为兆帕（MPa）。（3）材料说明模拟过程中，采用的材料机械、力学属性如表1所示表1 材料机械及力学性能序号性能指标/参数1钢材牌号Q2352容重7.69810-5N/mm33弹性模量206000MPa4泊松比0.35线膨胀系数1.210-5（4）边界条件模拟操作平台的6个吊点，节点为铰接连接，固在本次计算中给6个吊柱约束平动释放转动，计算模型和约束情况如下图4所示。铰接计算模型图4计算模型和约束情况（5）单元模拟本次计算全部采用梁单元进行模拟。（6）主要荷载取值由于结构迎风面杆件截面较小，固本次计算不考虑风荷载，主要考虑恒载和活载。a:恒荷载（D）结构的理论重量，由程序自行计算。实际结构自重主要包括主体结构、附属结构、节点等重量。计算模型中未包括附属结构及节点等，故模拟中取自重放大系数1.35。b:活载（L）在操作平台的使用过程中，上面有施工荷载，主桁架处2.5KN/m, 其他杆件为1.（7）荷载组合表2 荷载组合名称荷载组合sLCB11.35D + 1.4(0.7)LsLCB21.2D + 1.4LsLCB31.0D + 1.4L3.4计算结果取最不利荷载组合sLCB2（1.2D + 1.4L）下结构内力及变形的计算结果。3.4.1应力图5 荷载组合sLCB2下结构应力（N/mm2）图6荷载组合sLCB2下结构应力比从图6中可以看出，在最不利荷载组合下，杆件的最大应力比为0.78，因此此操作平台满足钢结构设计规范（GB 500172003）3.4.1条要求。3.4.2位移图7荷载组合SlCB2下结构位移图（KN*m）结构安装成形后，在自重和活荷载作用下将产生变形，图7给出各杆件在最不利荷载组合（sLCB2 1.2D+1.4L)下的变形情况，以便指导后续监测工作。由图7可知，结构最大变形为10.1mm，满足规范要求。根据以上计算结果，我们可以得出：（1）操作平台安装完成后，在自重和施工荷载作用下操作平台具有足够的强度；（2）在使用过程中，结构均处于弹性范围内，可保证施工过程的使用；（3）在最不利荷载作用下，结构变形较小，施工过程不会导致不可恢复变形。4.制作整个滑移平台采用散拼的方式制作。首先将三片主桁架、十片次桁架以及其他一些辅助弦杆制作好，再进行整体的拼装，最后再采用塔吊将滑移平台安装到合适位置。（1）主桁架：主桁架分别采用18.8m和17.34m两根12轻型槽钢作为上下横梁，相距0.8m。采用长1.16m的705角钢作为斜腹杆，两根斜腹杆之间垂直设置一根长0.7m的705角钢作为支撑杆。斜腹杆和支撑杆与横梁之间采用5mm厚的钢板连接。（2）次桁架：次桁架采用两根长3.88m的12轻型槽钢作为上下横梁，相距0.8m。采用长1.08m的705角钢作为斜腹杆，两根斜腹杆之间垂直设置一根长0.7m的705角钢作为支撑杆。斜腹杆和支撑杆与横梁之间采用5mm厚的钢板连接。（3）吊点：滑移平台的六个吊点设置在弦干与次桁架的交点处，如图。选用16mm厚的Q235B钢板制作成挂钩，两根长0.8m的12轻型槽钢将挂钩夹住，挂钩与槽钢之间采用焊接连接。然后将槽钢焊接在吊点位置，并在两侧各焊接一块加劲板。（4）护栏：护栏采用483.5的钢管制作，高1.2m，间距0.8m，采用焊接形式立于主桁架上，四周采用秘密网包围。为了防止物件从边缘坠落，采用2m厚的钢板在所有滑移平台护栏的底部贴面铺设踢脚板。制作安装完成的滑移操作平台见图8图8 滑移挂架实物图5.设定参数和操作规程滑移平台自重4.2t，六个手拉葫芦总承载量为18t，为确保操作平台的安全使用，设定了以下滑移平台的使用参数：（1）挂架允许载物量1.8t（含人），吊点保险系数3；（2）挂架平面单位面积设计载荷量200kg/m2，允许载荷量100kg/m2，保险系数2。同时，使用人员还必须遵守以下操作规程（1）桥面挂架活动平台操作人员在操作前必须按项目部使用手册进行，了解挂架平台的机械构造、原理和性能。平台的行走由专人负责；（2）平台同时作业人员不得超过10人，荷载不大于1.8t(含人)，禁止在平台上集中堆放重物；（3）操作人员在平台上作业时必须按规定佩戴好“安全三宝”,并将安全带挂在安全钢丝绳上，严禁将安全带挂在活动平台上；（4）平台在行走前必须认真检查轨道连接螺栓是否紧固、手拉跑车是否牢靠、滑轮有无变形损坏、轨道端头止动装置是否可靠，如发现有损坏或其他问题，平台不允许行走，并及时报告项目部，排除隐患保证安全后方可行走；除操作人员以外，不允许有其他人员在平台内；（5）行走平台每天必须将平台内的杂物清理干净，防止杂物坠落。平台行走时需派专人在地面看守，禁止人员在挂架平台下方行走；（6）平台行走到位后，必须立即拉好挂架保险绳、安全绳，将挂架平台轨道止动夹装好；（7）作业人员到活动平台去必须走专用梯子，禁止在活动平台上蹦跳戏闹，在活动平台上切割时必须做好接火措施，禁止损伤平台网片；（8）6级以上大风天气禁止在活动平台上施工作业，活动平台上放的轻形