乌兰木伦河3号桥安全平台设计

2021-11-09黄传毅蒋逸谦石明忠

西部交通科技 2021年1期

黄传毅蒋逸谦石明忠

摘要：文章以乌兰木伦河3号桥工程为例，介绍了双飞翼拱桥施工过程中不同结构类型的安全操作平台设计方案。该工程通过受力计算、安全措施配备等方法对常规高空、多角度倾斜、外伸安全平台进行设计与分析，制作出安全性能高、结构简单、受力路径明确的施工安全平台，最大程度保障作业人员的安全，可为类似结构形式的桥梁安全平台设计提供经验借鉴。

关键词：双飞翼拱桥;操作平台;平台设计;多角度倾斜

中图分类号：U442.5文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.003

文章编号：1673-4874（2021）01-0008-04

0引言

随着桥梁建造技术的日益成熟，人们对桥梁美学的要求越来越高，桥梁的景观作用也越来越突出，其建筑造型的艺术性得到了空前发展[1-2]。而拱结构给人强劲的力度感，加之拱桥优美的曲线造型[3]，一直受到人们的关注和推崇。

由于拱桥桥型的独特性，给施工带来了前所未有的挑战。其中安全施工平台受限于桥梁的设计结构、施工过程中加工安装等条件，往往需要根据不同的作业环境制作与桥梁结构形式相匹配的操作平台[4-5]，以保障作业人员的安全，为施工提供便利。本文以乌兰木伦河3号桥为例，介绍了钢箱梁、钢箱拱等不同类型的安全操作平台设计，为同类型拱桥施工安全操作平台搭设提供经验借鉴。

1工程概况

乌兰木伦河3号桥是国内首座双飞翼景观特大桥梁，跨径布置为（5+74+200+64+5）m，属于中承式复式钢箱拱桥，桥面变截面宽度为42～65m。桥梁上部主拱结构为飞翼式钢箱拱，横桥向向道路中心线外倾斜17℃，顺桥向最大角度为57°;副拱结构为内倾式钢箱拱，横桥向向道路中心线内倾45℃，顺桥向最大角度为18°;钢箱梁斜底板与水平面呈24°夹角，采用超高空间异形支架体系作为临建结构，辅助完成钢箱梁、钢箱拱的吊装。本文从钢箱梁、多角度拱肋、钢管支架等方面介绍安全操作平台的设计与使用。

2外伸梁操作平台

2.1平台设计

因施工需要，作业人员要在外伸梁斜底板内角进行焊接操作，斜底板与外水平面夹角为24。，而常规制作的吊篮无法使人员深入到达外伸梁斜底板底部，现根据外伸梁形状，设计与之相匹配的人员焊接安全操作平台。

操作平台采用Q235B碳素钢材质制作，为方便人员作业，平台的操作区域与外伸梁斜底板平行，即与水平面夹角为24°。人员上下通道设计成垂直防护笼，净空为2m，保证足够的人员上下空间，在操作区域的下方，采用10mm厚的Q235B钢板进行满铺。此外，在外伸梁斜顶板上方约5cm处，设置一道与斜顶板平行的爬梯，上下分别与操作平台的主体承重结构、垂直通道相连，既可保证操作平台上部呈三角稳定结构，又可为作业人员佩戴安全带提供悬挂点，如图1所示。

2.2受力计算

该计算模型采用soilwork软件进行分析计算。

（1）材料参数

根据设计图纸，施工平台材料均采用Q235B碳素钢。

（2）模型设计

建模见图2。

（3）荷载设计

按最不利情况考虑，假设人的重量为100kg，向施工平台边缘施加2个500N的面荷载。

（4）计算结果

计算结果见图3～4。

通过计算可知，最大屈服应力为27.34kPa<215kPa（Q235qb屈服应力），最大位移为1.47mm，故平台满足要求。

2.3实施效果

根据设计所需的材质、尺寸要求，施工现场加工并实施，实施后的效果如图5所示。

通过实际使用效果可以看出，外伸梁的安全操作平台受力明确、安全系数高，结构简单，实际可操作性强，既保证了高空焊接作业人员的安全，又不影响桥梁主体结构，提高了施工效率。

3主拱操作平台

本项目的主拱为空间曲线结构，且曲率大，因此只设计一种平台并不能满足施工要求，本文从主拱最陡处与最高处两种极端情况来介绍主拱操作平台。

3.1大角度倾斜处操作平台

3.1.1平台设计

主拱顺桥向最大角度为57°，坡度大，移动、操作均比较困难，作业人员需在此环境下进行钢箱拱的环口焊接、打磨、涂装工作，故特针对此作业条件（顺桥向30°～57°）设计操作平台。

操作平台采用Q345B碳素合金钢制作，分为上部与下部结构。操作平台下部结构与钢管支架顶部焊接，将主拱下方围起来;上部结构根据主拱的形状设置一圈平台与主拱结构相匹配，上部平台的两个侧面底部各设置2个与主拱呈45°的牛腿斜撑进行固定。操作平台上下结构设置两道宽度为80cm的爬梯进行连接，既可以供人上下，又可以起到固定作用。

操作平台爬梯底部每隔30cm設置一道用角钢焊接的防滑条，按照规范要求在平台临边均设置1.2m的栏杆，底部采用3mm厚的花纹板进行满铺，如图6所示。

3.1.2实施效果

根据设计所需的材质、尺寸要求，施工加工现场并实施，实施后的效果如图7所示。

实际操作时，作业人员可通过攀登钢管支架顶部到达操作平台下部，通过爬梯可到主拱环口附近进行焊接、打磨、涂装等操作，整个过程中有防滑、防摔、防倾倒措施，有效提高了作业人员在主拱大角度倾斜处作业时的安全性。

3.2小角度操作平台

3.2.1平台设计

主拱顺桥向为0～30°时角度较为平缓，但具有较高的高度，约为71m，属于特级高空作业，且无仟何防护，加上本项目地处北方，风沙天气居多，具有突然性和不可预估性，故根据特点设计主拱小角度安全操作平台。

拱顶操作平台采用Q345B碳素合金钢制作，整体为马鞍式结构，两侧为矩形防护圈，紧贴主拱两侧，既可作为爬梯使用，又可起到安全防护作用。操作平台呈笼状，左右两侧与顶部均与主拱进行焊接固定，使之像马鞍一样牢牢“骑”在主拱上。平台距钢管支架顶部为40cm，每隔50cm设置一道爬梯踏步，顶部操作区域每1m设置有一道防滑条，且在作业人员操作区域上方设置有多处安全带悬挂点。

3.2.2实施效果

实施后的效果如图8所示。

操作时，作业人员通过攀爬拱顶操作平台到达拱顶，笼式的构造可防止人员移动过程中跌落、摔倒，而马鞍式结构可使操作平台牢牢固定，降低了拱顶环口作业的安全风险。根据安全平台定期检查的结果，均未发现安全隐患，隐患发生率为0，此安全平台的设计完全符合要求。

4副拱操作平台

4.1平台设计

本项目副拱的角度为横桥向向内倾斜45。，顺桥向最大角度为18°，且架设结构为空间异形钢结构，横截面为菱形，在进行副拱的拱上作业时，由于桥型设计因素，人员无法直接在副拱上方进行站立操作。

副拱操作平台使用Q345B碳素合金钢制作，为两个箱式防护笼组合而成，与副拱形状完全相适应，两个防护笼中间使用两根角钢焊接固定，防护笼两侧用彩钢板进行围挡，用作挡风使用，平台下方靠副拱一侧每50cm用角钢设置一道防滑条，上方设置3根横杆作为安全带悬挂点，整个平台与副拱紧密贴合，为作业人员的施工提供安全保障（如图9所示）。

4.2实施效果

实施后的效果如图10所示。

副拱操作平台与副拱的空间异形结构完全相匹配，结构简易、制作方便、稳定性良好，解决了人员在副拱上难以作业的困难，最大的特点是具有可拆卸功能，可随着副拱的施工进度不断移动，随拆随用，在减少安全风险的同时又能提高施工效率。

5钢管支架操作平台

5.1平台设计

本项目采用的是超高空间异形支架作为桥梁临时支撑结构，施工現场钢管支架林立、复杂，且钢管支架高度不一，为落实安全生产要求，项目在钢管支架作业时，每隔3.5m搭设一层作业平台。

钢管支架作业每层均设置专用作业平台，平台完全按照标准化进行制作，整个平台四个角均与钢管支架进行焊接固定，底部采用3mm花纹板进行满铺，临边四周设置.2m的防护栏杆与20cm的挡脚板，上下平台之间设置人员楼梯，焊接角钢作为楼梯扶手，楼梯口进行三面防护，所有的安全设施均喷涂红白警示色，使施工重要部位一目了然。

5.2实施效果

实施后的效果如图11～12所示。

钢管支架操作平台规范、标准，警示效果强，为作业人员对于临建结构的焊接、管理人员的检查、人员上下主副拱都提供了便利，且安全可靠。

6结语

本文以乌兰木伦河3号桥钢箱梁斜底板、顺桥向及横桥向多角度拱肋、钢管支架安全平台为例，通过受力分析及定制化设计得知：

（1）针对外伸底部施工部位，设计了结构简单、受力明确的施工安全平台。

（2）针对主拱大倾角、超高高度及风沙等特殊条件，定型设计安全操作平台，隐患查出率、事故发生率均为0，工程施工过程更加安全、方便、快捷、针对性强。

（3）钢箱梁安全平台的设计，在可以节约成本的同时提高施工过程安全性，为同类型施工安全平台搭设提供宝贵的经验借鉴。

参考文献

[1]贺立新，宋雷，龙柏全.市政道路的景观桥梁设计[J]西南公路，2014（4）：68-71.

[2]石京，叶桢翔，杨朗，等.景观桥梁的设计理念及其评价体系研究[J].公路交通科技，2006（8）：140-142.

[3]陈宝春.拱桥技术的回顾与展望[J].福州大学学报（自然科学版），2009（1）94-106.