浅谈仪征套闸除险加固工程交通桥脚手架支撑体系

赵国彬 曹松宝 裴习军

(仪征市水利工程总队，江苏仪征 211400)

浅谈仪征套闸除险加固工程交通桥脚手架支撑体系

赵国彬 曹松宝 裴习军

(仪征市水利工程总队，江苏仪征 211400)

目前，全国中小水利项目中的泵站、节制闸、船闸相比交通、铁路项目中的交通桥跨数较少且跨径较短，如若采用预制后架设，安全和资金上面投入的代价相比较大。本文结合仪征套闸除险加固工程这一实例，就套闸上闸首交通桥的实际情况，结合一系列理论验算依据，对其上闸首启闭机工作桥成功地进行了现浇，希望可以为中小型水利项目类似工程施工提供借鉴和参考。

仪征套闸工程;脚手架;支撑;验算

1 工程概况

仪征套闸位于仪征城区以东仪扬河上，建成于1972年，是仪扬河通江的重要防洪排涝控制工程之一。套闸20年一遇行洪设计流量100m3/s。套闸闸身总长132.9m，其中闸室长104.5m，上闸首净宽12m。因原设计标准偏低，经多年运行，工程老化严重，存在安全隐患。经工程安全鉴定，认定该闸为三类闸。新建的上闸首工作桥为倒Ⅱ型结构，主梁1.4m高，通过橡胶支座搁置在两侧排架上，工作桥总长14.3m，净跨12.06m。

2 施工方案

2.1 材料选择

该工程的钢管脚手材料采用 φ48钢管，壁厚3.0mm。钢管壁厚偏差小于0.45mm，表面锈蚀深度小

于0.5mm，钢管两端切口偏差小于1.7mm，钢管弯曲变形小于规范允许值。钢管脚手架扣件采用可锻铸铁制作，检查脚手架钢管的外形与几何形状允许偏差是否符合《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2001)表8.1.5的规定。

2.2 测量放样

测量人员利用全站仪在施工测量控制点的闸底板上测放出工作桥轴线和闸孔中心线，并用墨斗在底板上弹出工作桥轴线和闸孔线。木工队放样人员根据工作桥轴线和闸孔中心线以及脚手布置图放出每根立杆的位置。

2.3 脚手架搭设

工作桥下承重脚手立杆横向设置9排，间距80cm;其上下游侧各增加一排脚手架(另可接上做外侧栏杆用)，间距150cm;立杆纵向设置21排，间距60cm;横杆步距设置为150cm，设置11步。脚手架搭设流程:施工放样→安放立杆垫板(此处可以不设)→竖立杆同时安装扫地杆→搭设水平杆→搭设剪刀撑(斜撑)→挂设安全网→铺脚手板→搭设挡脚杆和栏杆。

2.4 脚手架设计荷载复核

2.4.1 脚手架受力荷载计算

脚手架复核按1m梁长计算，钢管规格以φ48mm、壁厚3.0mm计，钢筋混凝土断面按450cm宽计算荷载。

a.模板、方木荷载。套闸工作桥决定采用木模板，扣除两端桥墩支撑的模板面积后，承重模板面积为:12.06×4.5+12.06×1.25×8+(4.5－0.4×4)× 0.5×14=194.3m2，按《路桥施工计算手册》表8-1计算，则模板荷载为 N1=194.3m2×0.05×7.5kN/m3/ 12=6.07kN，木模容重为7.5kN/m3;木方采用5cm× 10cm规格，沿纵向布置，间距设置为10cm，则木方荷载为:N2=(4.5/0.1+1+1.25×8/0.1)×12.06× 0.05×0.1×7.5/12=5.502kN。

b.工作桥钢筋混凝土自重。按脚手架实际接受荷载计算，扣除两端桥墩采用支座传递给排架的重力，12.06m范围内重力荷载为N3=((14.3-1.5)×0.4× 1.25×4+0.5×(4.5－0.4×4)×0.25×7+(14.3－1.5)×4.5×0.15)×23.7=871.63kN，沿梁长方向871.63/12=72.64kN(C30混凝土容重为23.7kN/m3)。

c.活荷载。主要荷载为施工人员、施工设备荷载、振捣荷载和风荷载，由于采用混凝土泵车浇筑，且梁高大于1.0m，可不考虑混凝土冲击荷载。

d.脚手架自重。21×9×15.6(立杆)+11×21× 4.5(纵向水平杆)+9×11×12(横向水平杆)+6× 4×6×2(剪刀撑)=5463.9m，钢管按33.3N/m计算，十字扣件总量约为2200只(9N/只)，旋转扣件约160只(11N/只)，对接扣件约650只(13N/只)，则钢管扣件总荷载为(5463.9×33.3+2200×9+160×11+ 650×13)/10/1000=21.20kN，脚手架计算荷载为21.20/12=1.77kN。

e.脚手架立杆的轴向力设计值为:N=1.2× (6.07+5.502+72.64+1.77)+1.4×15.75=125.23kN。2.4.2 单根立杆的承载力复核

脚手架立杆的计算长度l0=kμh=1.155×1.6× 1.5=2.772m

式中 k——计算长度附加系数，取1.155;

μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按双排架两步三跨查表得1.6;

h——立杆步距。

长细比 l0/I=277.2/1.595=173.8＜［λ］=210 (根据脚手架安全技术规范，钢管的回转半径为1.595cm，敞开式双排架的容许长细比［λ］为210)

由λ查表得立杆的稳定系数Φ=0.236

［N］=ΦA［σ］=0.236×424×205=20.513kN式中 A——每根钢管的截面积为424mm2;

［σ］——钢材强度设计强度值为205MPa。

N=125.23/(1×9)=13.91kN＜［N］=20.513kN (1m内最少立杆数为9根)

施工中主梁1m长方平均布置21×9/12=15.75根，满足要求。

单根立杆的设计受力为 N=125.23/15.75= 7.95kN

单根立杆允许承载力:查路桥施工计算手册表13-5，横杆间距为150cm时，对接立杆［N］=26.8kN，N＜［N］，满足要求。

2.4.3 横杆的强度和刚度复核

a.小横杆验算。立杆纵向排距为60.0cm(顺桥向间距)，横向间距为80cm(垂直桥梁方向间距)，因此小横杆的计算跨径为l1=0.80m，横向作用在小横杆上的均布荷载为:

恒载 q1=(6.07+5.502+72.64)×0.6/4.5= 11.23kN/m

活载q2=15.75×0.6/4.5=2.1kN/m

q=q1+q2=11.23+2.10=13.33kN/m

b.大横杆验算。立杆纵向排距为60.0cm，横向间距为80cm，因此大横杆的计算跨径为l2=0.6m，横向作用在大横杆上的均布荷载为:

恒载 q1=(6.07+5.502+72.64)×0.8/4.5= 14.97kN/m

活载q2=15.75×0.8/4.5=2.80kN/m

q=q1+q2=14.97+2.80=17.77kN/m

现按三跨连续梁计算时，由小横杆传递的集中力F=13.33×0.8=10.664kN(13.33kN/m为小横杆均布荷载计算出的q值)

2.4.4 扣件抗滑承载力复核

在脚手顶部每个主节点处的立杆上加设两个顶卡，顶部共3个扣件承受上顶部压力，3个扣件受力叠加，则:立杆的最大竖向作用力R=10.66kN＜Rc×3= 8.0kN×3=24.0kN。最上一层所有横杆的扣件(包括顶卡)必须全部逐个检查牢固程度，加顶卡部位的3只扣件必须上下紧靠在一起，为确保安全，最好采用带顶托的调整螺丝直接受力，并排的两个横向钢管或10号槽钢搁置在顶托上，传递全部上部荷载。

2.4.5 立杆地基承载力

由于脚手架搭设在节制闸混凝土底板(C25)上，故此处的地基承载力能满足要求，不再对其承载力进行验算。

2.5 现场施工后脚手架荷载的复核验算

集合工作桥变更及项目部自身施工要求，现将现场搭设的排架进行验算，详见图1、图2。

图1 现场脚手架搭设布置

图2 上闸首工作桥受力分析

如果按上述受力分析则较为复杂，故验算杆件的稳定性时有以下几方面的假设及要求:

a.后期梁底布设的立管严格上来说应承受所有的上部荷载，但现实钢管的刚度及弹性压缩必然存在，故项目部应考虑全面，假设工作桥的荷载及活载的一半由支撑点1～6来承担。

b.梁底传受的力没有在支撑点中间，项目部假设受力全部在支撑点中间(弯矩偏大计算)。

c.由于梁板(现浇面)由间距20cm的短钢管传力至支撑点，该处从弯矩偏大处着想，加算到支撑点的中部，即q1加算至f1中，由此可以看出，支撑点2～3与支撑点4～5承受的剪力和弯矩最大，故以下只验算支撑点2～3或支撑点4～5的剪力与弯矩。

d.经现场查验，顺桥向立杆间距最大为65cm，即大横杆的计算跨径为65cm，以下计算取顺桥向0.65m范围来计算。

简化后的工作桥受力图分析如图3所示。

图3 上闸首工作桥简化后的受力分析

支撑点1～支撑点2间距1m，支撑点2～支撑点3间距1m，支撑点3～支撑点4间距0.9m，支撑点4～支撑点5间距1m，支撑点5～支撑点6间距1m，则有:

则荷载图如图4所示:

图4 荷载图

由于支撑点3～支撑点4上部力F3较小，为简化计算方面，荷载图按等跨计算。

由于支撑点2～支撑点3受到上部荷载最大，故只计算支撑点2～支撑点3的横杆跨中挠度，若满足要求，相应其他支撑点段也能满足要求。根据《建筑结构静力计算手册》P260关于五跨梁的计算系数，查得支撑点2～支撑点3跨度中点挠度系数为0.356，则:f2= 0.356×/(100EI)=0.356×6600×10003/(100× 2.06×105×1.078×105)=1.058mm＜［f］=3mm，验算满足要求。

3 脚手架搭设质量控制

3.1 搭设立杆

底部立杆采用不同长度的钢管，立杆联接必须交错布置，相邻立杆的联接不在同一高度，其错开的垂直距离不得小于500mm，并不得在同一步内。立杆接头采用对接扣件联接，由于受力需要，禁止使用搭接连接。在立杆上升过程中，为增加稳定性，须及时与闸墩、排架进行可靠支撑。立杆顶端高出施工作业面不小于1.5m。

3.2 搭设纵向水平杆和横向水平杆

接头采用对接扣件联接，内外两根纵向相邻水平杆的接头不在同步同跨内，上下两个 相邻接头错开一跨，其错开的水平距离为800mm，各接头中心立柱轴心距离小于跨距1/3。纵向水平杆与立柱相交处用直角扣件与立柱固定。横向水平杆用直角扣件架设在纵向水平杆的上方。凡立杆与纵向杆相交处均设置一根横向水平杆;横向水平杆钢管长度6.0m(与纵向水平杆一样)，接头需错开布置，上下两个相邻接头错开一跨，其错开的水平距离为800mm，各接头中心立柱轴心距离小于跨距1/3。

3.3 搭设纵、横向扫地杆

每根立杆的底部向上200mm处，设置纵、横向扫地杆，用直角扣件与立柱固定。立杆基础不在同一水平高度时，将高处的纵向扫地杆向低处延伸跨，并与低跨立柱固定。

3.4 搭设剪刀撑

设置连续剪刀撑，从一侧最下角开始，由底至顶连接布置，跨度间隔为6跨，双向布置，内部每隔5排立柱布置一层剪刀撑。每副剪刀撑与地面的夹角为45°～60°。剪刀撑设置在脚手架立柱及安全网的外侧，接头采用搭接联接，其搭接长度不少于1000mm、三个旋转扣件固定，并用旋转扣件固定在立柱或横向水平杆的伸出端上，其交点距中心节点的距离100mm。

［1］JGJ 130—2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［S］．2001．

［2］JGJ 59—99建筑施工安全检查标准［S］．1999．

［3］JGJ 80—91建筑施工高处作业安全技术规范，1991．

［4］周水兴，何兆益，邹毅松，等．路桥施工计算手册［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［5］DG/TJ 08—016—2004钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程［S］．2004．

［6］《建筑结构静力计算手册》编写组．建筑结构静力计算手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1998．

Discussion on traffic bridge scaffold support system in Yizheng simple lock risk removal reinforcement project

ZHAO Guobin，CAO Songbao，PEI Xijun
(Yizheng Water Conservancy Project Team，Yizheng 211400，China)

At present，pumping station，check gate and lock of national small and medium－sized water conservancy projects have less spans and shorter span diameter compared with traffic bridges in transportation and railway projects．If they are erected after prefabrication，price of investing in safety and fund is higher．In the paper，the example of Yizheng suite lock risk elimination and reinforcement project as well as actual condition of traffic bridge on the head of suite lock are adopted．A series of theoretical calculation basis is combined for the the successful cast-in-situ of hoist working bridge on the gate head．It is expected that it can provide reference for similar constructions in small and medium-sized water conservancy projects．

Yizheng simple lock project;scaffold;support;verification

TV87

B

1005-4774(2015)05-0064-04