某码头施工平台施工设计及受力验算

杨朋 王雪莲 任志福 钱晓丽 李建新 徐利民

（广州航海学院航务工程学院）

0 概论

某码头设计时间为1996 年，整体结构由170.8m 内引桥长、80m 码头工作平台及109.50m 外引桥长组成。码头西侧为1 个30000DWT 油码头泊位、东侧为1 个5000DWT 油码头泊位。引桥采用预应力混凝土T 梁，T 梁两端采用墩台支撑；内引桥段采用6 根T 梁拼接，外引桥采用1 根T 梁；码头工作平台结构形式采用高桩梁板式结构，平面尺度为80.00×24.00m。经过20 多年的运营使用，业主方对码头的整体建构进行了检测。结果显示该码头结构使用性评价综合等级为C 级，码头结构耐久性评价综合等级为C 级。为了安全考虑，该码头需要立即采取可靠的维修、补强措施[1-4]。为了保证施工平台的安全与稳定，采用相关软件对其进行受力分析[5-6]。本文对该码头施工平台进行了设计及受力验算，为该码头的维修工作奠定理论基础。

1 施工平台搭建

1.1 固定型施工平台

为保证施工质量及进度要求，需根据维修范围、作业工作面及进度要求，在施工平台、施工便桥及该便桥引桥部分码头底面分段、分区搭设固定式工作平台，作为构件维修、加固及防腐施工时使用。引桥施工平台立面图见图1。

码头平台维修施工平台由上方钢丝绳施加拉力，并采取恰当的控制漂浮方法。平台面采满铺竹条板，以供人员走动，施工平台立面示意图见图2。

图1 引桥施工平台立面示意图

图2 码头平台施工平台立面示意图

1.2 平台搭设施工

1.2.1 材料选用

平台骨架采用φ60mm 的钢管，每根钢管固定长度6m。锈蚀严重或变形的钢管不得使用。钢丝绳（规格φ12.5mm），绳上不得有断丝和锈迹。连接扣件不得有裂纹、气孔，与钢管的贴合面必须严格整形确保扣紧时接触良好。扣件活动部位应能灵活转动。

1.2.2 搭设要求

按照柱距、排距要求进行放线、定位。每根钢管长度控制在6m，当钢管长度超出6m 时，可以采用钢管的扣件连接两根钢管。垂直交叉钢管的连接采用直角扣件（十字扣）；呈任意角度交叉钢管的连接采用旋转扣件（回转扣）。各水平纵、横杆之间距离不大于2m，横纵杆交接处均使用扣件锁紧。在每根桩上，纵向和横向各两根钢管（即每个面有一根）相互卡主，4 根桩之间搭设成一个整体，架设时应确保卡桩位置的紧固性；钢丝绳定位后采用专用锁扣锁紧形成环箍，并预留足够长度以防受力收缩。在平台开始搭建之前，相关技术人员应先对施工人员进行周密的技术交底。当平台搭建完后，可由该负责施工的技术负责人组织有关人员对施工脚手架等设施进行严格验收。

1.2.3 搭设顺序

从码头接岸搭临时钢架梯，以供搭架施工人员上落→布置卡桩钢管→利用已搭设卡桩钢管作为支点，搭设钢管网平台→安装斜支撑，支撑钢管一端扣紧于平台，一端夹紧于基桩上→安装钢丝绳，钢丝绳一端系于纵梁，一端系于钢管网→平台面满铺竹条板→完善上落平台的钢梯，并对平台进行必要加固。

2 平台受力验证计算

⑴引桥施工平台受力的验算

图3 施工平台模型图

对引桥施工平台及码头平台部分施工平台分别建模计算。平台骨架可采用6cm 直径钢管，模型骨架纵横向间距取最大值2m，可采用钢板（可忽略不计重量的）模拟施工平台上铺设的竹板，考虑施工人员荷载（均布荷载）及结构自重荷载作用下的平台受力情况。对该码头引桥施工平台受力进行了分析，具体见图3～图6。

由图3～图6 可知：钢管骨架的最大应力值为13MPa，钢丝绳的最大拉力为19KN，平台竖向最大位移为4.325mm。

⑵码头平台施工平台受力的验算

同理，通过对码头平台施工平台受力分析，可知：钢管骨架的最大应力值为23.5MPa，钢丝绳的最大拉力为46KN，平台竖向最大位移为7.8mm。此外，由于平台除骨架外均采用竹子搭建，在码头平台部位的施工平台距离水面较近，水位上涨会对施工平台产生较大的浮力，以直径为10cm 的竹子估算，其浮力大概有4 吨左右，这将对施工平台的安全造成一定的影响。为防止平台在较大浮力作用下产生漂移，影响码头正常作业，拟采取以下措施：①将竹子在竹节处的竹模打一个小洞，使竹子成为空心。此时，对同样为10cm 直径的竹子，其铺设的平台浮力仅为1.44 吨左右。②在施工平台的四个角点处，用绳子将其与桩固定在一起，从而限制平台的漂移。

3 施工安全措施

3.1 施工防护措施

图4 施工平台骨架应力图

图5 施工平台钢丝绳轴力图

图6 施工平台变形图

⑴在施工作业区的外侧设置围栅。设置施工人员使用安全爬梯，并在梯道上放置可靠的防滑材料。

⑵对搭设完毕的支架进行细致的检查和验收，合格后才能投入使用并同时悬挂检验合格铭牌。加强对使用过程中的日常检查，及时发现问题，以便在工作中改进。

⑶使用剩余待用的钢管应及时回收、整齐存放，施工场地应保持平整，排水状况良好，在钢管下可设支垫，采用苫布进行遮盖。

3.2 安全要求

⑴施工中所用的材料及安全网等均应符合相关的标准和规定，否则不能使用。

⑵采取有效措施控制支架的负荷总量，每平方米最多不得超过200 千克。采取措施加强施工支架在搭设、使用过程中的检查和规范，及时清除架上的所有杂物。

⑶搭设、拆除施工中应有专人负责指挥和疏导，合理地设置操作区，禁止一切非操作人员入内。一切构件均不得从高空扔下或坠下，防止意外的砸伤事故。

⑷当遇有六级以上强风或台风天气时，应该禁止露天高空作业。

⑸负责支架的施工人员须定期进行身体检查，不适合高空作业的技术工人禁止进行操作。

⑹在施工平台上操作时所有人员必须穿救生衣、系好安全绳和戴好安全帽。

4 结论

各平台的受力分析结果：引桥施工平台钢管骨架的最大应力值为13MPa，钢丝绳的最大拉力为19KN，平台竖向最大位移为4.325mm；码头施工平台钢管骨架的最大应力值为23.5MPa，钢丝绳的最大拉力为46KN，平台竖向最大位移为7.8mm。各项数据均符合设计要求。为了保证安全，应对施工期间的施工安全、环境保护等方面多加关注。