郭 瑞

(中铁二十一局集团第二工程有限公司，甘肃 兰州 730000)

1 概述

本大跨度连续梁是为排洪兼立交而设，主跨跨越天水城市主干道羲皇大道，中跨合拢段正位于羲皇大道、G310国道、麦贾公路交叉口处，车流量较大、行人较多。为了防止梁部施工高空坠物威胁到车辆及行人安全，设计施工防护采用钢性棚架防护，其施工难度大、周期长、成本较高。该连续梁前期由于拆迁影响，导致工期滞后，且该连续梁位于社棠渭河特大桥架梁通道上，工期滞后势必影响全桥的架梁工期及无咋轨道工期[1]。在此背景下，为了实现工期目标、节约成本，确保施工安全，特改进设计施工防护方案，采用附着式棚架对位于主干道上的梁段进行安全防护[2]。

2 附着式防护棚架方案

附着式防护棚架采用在挂篮底部前、后横梁焊接提吊槽钢及钢板组成防护棚架。附着式防护棚架立面图如图1所示。

图1 附着式防护棚架立面图

棚架底板平台骨架采用10#槽钢、间距100×100cm,槽钢与底板平台底部3mm钢板进行满焊，横向长度1520cm、纵向宽度750cm；四周围挡骨架采用5cm角钢，间距200cm，角钢与四周围挡3mm钢板进行满焊，高度150cm；底板平台底部钢板与四周围挡钢板采用5cm角钢进行焊接连接；最后采用10#槽钢把挂篮底部前（后）横梁、棚架横向槽钢、棚架纵向槽钢焊接成为整体。

3 附着式防护棚架受力验算

3.1 荷载计算

底板平台：3mm钢板，尺寸为1520cm×750cm；棚架底板平台骨架即纵肋和横肋：10#槽钢，间距100cm×100cm；吊杆：10# 槽钢；四周围挡：3mm 钢板，高150cm；四周围挡骨架：5cm×5cm角钢。材料为 Q235 钢材，材料的容许应力为：[σ]=170Mpa，[τ]=100Mpa。

棚架自重在有限元模型中计入，棚架上掉落的材料、垃圾、混凝土养护水以及清理人员等荷载按3KN/m2考虑，此外根据施工情况考虑最不利600kg重物坠落到防护棚上，冲击系数为2.0。荷载组合：棚架自重+棚架顶面均布荷载+坠物冲击荷载。在模型计算时考虑1.2的安全系数。

3.2 模型建立

防护棚架主体模型如图2所示。

图2 防护棚架主体模型图

3.3 计算结果

1）吊杆强度。经计算可知，吊杆的最大轴应力为 29.42Mpa＜[σ]=170Mpa，表明吊杆强度满足要求。如图3所示。

图3 底板平台计算结果

2）底板平台

计算可知底板平台的最大应力为154.65Mpa＜[σ]=170Mpa，最大剪应力为 98.28Mpa＜[τ]=100Mpa，表明底板平台强度满足要求；底板平台的最大位移为15.25mm＜7500/400=18.75mm，表明底板平台刚度满足要求。

3）纵肋

计算可知纵肋的最大组合应力为133.67Mpa＜[σ]=170Mpa，最大剪应力为 21.77Mpa＜[τ]=170Mpa，表明纵肋的强度满足要求。纵肋的最大位移为9.88mm＜7500/400=18.75mm，表明纵肋刚度满足要求，如图4所示。

图4 纵肋计算结果

计算可知横肋的最大组合应力为93.70Mpa＜[σ]=170Mpa，最大剪应力为 16.97Mpa＜[τ]=100Mpa，表明横肋的强度满足要求。横肋的最大位移为19.75mm＜15200/400=38mm，表明横肋刚度满足要求。如图5所示。

图5 横肋计算结果

3.4 结论

经检算，附着式防护棚架的吊杆、底板平台、纵肋及横肋的强度和刚度均满足规范要求,即附着式防护棚架受力验算合格。

4 附着式防护棚架实施要点

4.1 棚架焊接

1）施工焊接过程中，确保各部件连接的焊接质量，焊缝应饱满。

2）施焊时应选择适合的电流，避免电弧咬伤钢板，操作时要保持焊脚宽度和焊缝高度达到设计和规范要求，同时严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。

4.2 质量控制措施

1）要符合 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）和 《钢结构焊接规程》（GB 50661-2011）等现行的规范。操作前应进行技术交底并严格进行各道工序交接验收。

2）严格进行材料和半成品的的进场检验，各种材料和半成品应有试验和出厂合格证明，严禁使用不合格的材料。

4.3 安全环保控制措施

1）防护棚架在上挂篮之前，应对T构相对应侧进行配重，配重材料采用混凝土块。挂篮在走行时，也应移动混凝土块，使T构两侧达到相对平衡；

2）施工过程中，定期对防护棚架上掉落的材料及垃圾进行清理；重量较大的机械、材料等严禁堆放在防护棚架上，以免棚架承重过大，发生损坏；

3）为确保安全，箱梁顶面至防护棚架四周安装5mm×5mm不锈钢防护网，防护网与骨架用铁丝绑扎，每60cm绑扎一道，相邻两块钢丝网进行绑扎；

4）施工过程中，应对防护棚架底部距离既有路面进行限高控制，限高＞5m，并在棚架侧面周围钢板上粘贴反光条、安装警示灯带，提醒夜间行驶车辆，防止车辆挂碰防护棚架。

5）电焊机外壳必须接地良好，其电源的装拆要由电工进行。电焊机要设单独开关，并放置在防雨闸箱内。工作结束后要切断电源，并检查操作地点，确认无火灾隐患后，方可离开。

6）焊接时，防护设施周围应用彩条布围住，防止电弧光污染。

5 灌水实验

防护棚架底板平台制作完成后，将其注满水，静止5min，检查是否有漏水现场，若有漏水进行补焊，确保底板平台密封不漏水。在防护棚架底板平台内配备一台抽水泵，将排水管引至既有公路范围外；另外将梁上预留孔临时封堵。

6 结语

实践证明，跨既有路连续梁施工梁段采用附着式防护棚架工艺简便、工期短、成本低、施工安全。本大跨度连续梁是为排洪兼立交而设，主跨跨越天水城市羲皇大道，车流量较大、行人较多。为了防止梁部施工高空坠物威胁到车辆及行人安全，设计并实施了施工防护采用钢性棚架防护。

1）构造及特点。附着式防护棚架采用在挂篮底部前、后横梁焊接提吊槽钢及钢板组成防护棚架，改进了传统防护方法。棚架底板平台骨架采用10#槽钢、间距100×100cm,槽钢与底板平台底部3mm钢板进行满焊，横向长度1520cm、纵向宽度750cm；四周围挡骨架采用5cm角钢，间距200cm，角钢与四周围挡3mm钢板进行满焊，高度150cm；底板平台底部钢板与四周围挡钢板采用5cm角钢进行焊接连接；最后采用10#槽钢把挂篮底部前 （后）横梁、棚架横向槽钢、棚架纵向槽钢焊接成为整体，使得改进后的防护架装置科学合理、安全可靠。

2）附着式防护棚架受力验算。首次对附着式防护棚架进行了受力验算，验证了防护棚架材料选择、结构设计的合理性和结构的安全性。建立了防护棚架主体模型，对吊杆、纵横肋进行了验算，充分保证了结构的强度指标达到使用要求。

3）效益分析。传统防护方法是搭设整体防护架，工期长且成本高，关键是该连续梁前期由于拆迁影响，导致工期滞后，且该连续梁位于社棠渭河特大桥架梁通道上，工期滞后势必影响全桥的架梁工期及无咋轨道工期。在此背景下，为了实现工期目标、节约成本，确保施工安全，特改进设计施工防护方案，采用附着式棚架对位于主干道上的梁段进行安全防护。