某碼頭施工平臺(tái)施工設(shè)計(jì)及受力驗(yàn)算

楊朋 王雪蓮 任志福 錢(qián)曉麗 李建新 徐利民

（廣州航海學(xué)院航務(wù)工程學(xué)院）

0 概論

某碼頭設(shè)計(jì)時(shí)間為1996 年，整體結(jié)構(gòu)由170.8m 內(nèi)引橋長(zhǎng)、80m 碼頭工作平臺(tái)及109.50m 外引橋長(zhǎng)組成。碼頭西側(cè)為1 個(gè)30000DWT 油碼頭泊位、東側(cè)為1 個(gè)5000DWT 油碼頭泊位。引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁，T 梁兩端采用墩臺(tái)支撐；內(nèi)引橋段采用6 根T 梁拼接，外引橋采用1 根T 梁；碼頭工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，平面尺度為80.00×24.00m。經(jīng)過(guò)20 多年的運(yùn)營(yíng)使用，業(yè)主方對(duì)碼頭的整體建構(gòu)進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果顯示該碼頭結(jié)構(gòu)使用性評(píng)價(jià)綜合等級(jí)為C 級(jí)，碼頭結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)價(jià)綜合等級(jí)為C 級(jí)。為了安全考慮，該碼頭需要立即采取可靠的維修、補(bǔ)強(qiáng)措施[1-4]。為了保證施工平臺(tái)的安全與穩(wěn)定，采用相關(guān)軟件對(duì)其進(jìn)行受力分析[5-6]。本文對(duì)該碼頭施工平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及受力驗(yàn)算，為該碼頭的維修工作奠定理論基礎(chǔ)。

1 施工平臺(tái)搭建

1.1 固定型施工平臺(tái)

為保證施工質(zhì)量及進(jìn)度要求，需根據(jù)維修范圍、作業(yè)工作面及進(jìn)度要求，在施工平臺(tái)、施工便橋及該便橋引橋部分碼頭底面分段、分區(qū)搭設(shè)固定式工作平臺(tái)，作為構(gòu)件維修、加固及防腐施工時(shí)使用。引橋施工平臺(tái)立面圖見(jiàn)圖1。

碼頭平臺(tái)維修施工平臺(tái)由上方鋼絲繩施加拉力，并采取恰當(dāng)?shù)目刂破》椒āＦ脚_(tái)面采滿鋪竹條板，以供人員走動(dòng)，施工平臺(tái)立面示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 引橋施工平臺(tái)立面示意圖

圖2 碼頭平臺(tái)施工平臺(tái)立面示意圖

1.2 平臺(tái)搭設(shè)施工

1.2.1 材料選用

平臺(tái)骨架采用φ60mm 的鋼管，每根鋼管固定長(zhǎng)度6m。銹蝕嚴(yán)重或變形的鋼管不得使用。鋼絲繩（規(guī)格φ12.5mm），繩上不得有斷絲和銹跡。連接扣件不得有裂紋、氣孔，與鋼管的貼合面必須嚴(yán)格整形確?？劬o時(shí)接觸良好?？奂顒?dòng)部位應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2.2 搭設(shè)要求

按照柱距、排距要求進(jìn)行放線、定位。每根鋼管長(zhǎng)度控制在6m，當(dāng)鋼管長(zhǎng)度超出6m 時(shí)，可以采用鋼管的扣件連接兩根鋼管。垂直交叉鋼管的連接采用直角扣件（十字扣）；呈任意角度交叉鋼管的連接采用旋轉(zhuǎn)扣件（回轉(zhuǎn)扣）。各水平縱、橫桿之間距離不大于2m，橫縱桿交接處均使用扣件鎖緊。在每根樁上，縱向和橫向各兩根鋼管（即每個(gè)面有一根）相互卡主，4 根樁之間搭設(shè)成一個(gè)整體，架設(shè)時(shí)應(yīng)確?？段恢玫木o固性；鋼絲繩定位后采用專(zhuān)用鎖扣鎖緊形成環(huán)箍，并預(yù)留足夠長(zhǎng)度以防受力收縮。在平臺(tái)開(kāi)始搭建之前，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)先對(duì)施工人員進(jìn)行周密的技術(shù)交底。當(dāng)平臺(tái)搭建完后，可由該負(fù)責(zé)施工的技術(shù)負(fù)責(zé)人組織有關(guān)人員對(duì)施工腳手架等設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收。

1.2.3 搭設(shè)順序

從碼頭接岸搭臨時(shí)鋼架梯，以供搭架施工人員上落→布置卡樁鋼管→利用已搭設(shè)卡樁鋼管作為支點(diǎn)，搭設(shè)鋼管網(wǎng)平臺(tái)→安裝斜支撐，支撐鋼管一端扣緊于平臺(tái)，一端夾緊于基樁上→安裝鋼絲繩，鋼絲繩一端系于縱梁，一端系于鋼管網(wǎng)→平臺(tái)面滿鋪竹條板→完善上落平臺(tái)的鋼梯，并對(duì)平臺(tái)進(jìn)行必要加固。

2 平臺(tái)受力驗(yàn)證計(jì)算

⑴引橋施工平臺(tái)受力的驗(yàn)算

圖3 施工平臺(tái)模型圖

對(duì)引橋施工平臺(tái)及碼頭平臺(tái)部分施工平臺(tái)分別建模計(jì)算。平臺(tái)骨架可采用6cm 直徑鋼管，模型骨架縱橫向間距取最大值2m，可采用鋼板（可忽略不計(jì)重量的）模擬施工平臺(tái)上鋪設(shè)的竹板，考慮施工人員荷載（均布荷載）及結(jié)構(gòu)自重荷載作用下的平臺(tái)受力情況。對(duì)該碼頭引橋施工平臺(tái)受力進(jìn)行了分析，具體見(jiàn)圖3～圖6。

由圖3～圖6 可知：鋼管骨架的最大應(yīng)力值為13MPa，鋼絲繩的最大拉力為19KN，平臺(tái)豎向最大位移為4.325mm。

⑵碼頭平臺(tái)施工平臺(tái)受力的驗(yàn)算

同理，通過(guò)對(duì)碼頭平臺(tái)施工平臺(tái)受力分析，可知：鋼管骨架的最大應(yīng)力值為23.5MPa，鋼絲繩的最大拉力為46KN，平臺(tái)豎向最大位移為7.8mm。此外，由于平臺(tái)除骨架外均采用竹子搭建，在碼頭平臺(tái)部位的施工平臺(tái)距離水面較近，水位上漲會(huì)對(duì)施工平臺(tái)產(chǎn)生較大的浮力，以直徑為10cm 的竹子估算，其浮力大概有4 噸左右，這將對(duì)施工平臺(tái)的安全造成一定的影響。為防止平臺(tái)在較大浮力作用下產(chǎn)生漂移，影響碼頭正常作業(yè)，擬采取以下措施：①將竹子在竹節(jié)處的竹模打一個(gè)小洞，使竹子成為空心。此時(shí)，對(duì)同樣為10cm 直徑的竹子，其鋪設(shè)的平臺(tái)浮力僅為1.44 噸左右。②在施工平臺(tái)的四個(gè)角點(diǎn)處，用繩子將其與樁固定在一起，從而限制平臺(tái)的漂移。

3 施工安全措施

3.1 施工防護(hù)措施

圖4 施工平臺(tái)骨架應(yīng)力圖

圖5 施工平臺(tái)鋼絲繩軸力圖

圖6 施工平臺(tái)變形圖

⑴在施工作業(yè)區(qū)的外側(cè)設(shè)置圍柵。設(shè)置施工人員使用安全爬梯，并在梯道上放置可靠的防滑材料。

⑵對(duì)搭設(shè)完畢的支架進(jìn)行細(xì)致的檢查和驗(yàn)收，合格后才能投入使用并同時(shí)懸掛檢驗(yàn)合格銘牌。加強(qiáng)對(duì)使用過(guò)程中的日常檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以便在工作中改進(jìn)。

⑶使用剩余待用的鋼管應(yīng)及時(shí)回收、整齊存放，施工場(chǎng)地應(yīng)保持平整，排水狀況良好，在鋼管下可設(shè)支墊，采用苫布進(jìn)行遮蓋。

3.2 安全要求

⑴施工中所用的材料及安全網(wǎng)等均應(yīng)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，否則不能使用。

⑵采取有效措施控制支架的負(fù)荷總量，每平方米最多不得超過(guò)200 千克。采取措施加強(qiáng)施工支架在搭設(shè)、使用過(guò)程中的檢查和規(guī)范，及時(shí)清除架上的所有雜物。

⑶搭設(shè)、拆除施工中應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)指揮和疏導(dǎo)，合理地設(shè)置操作區(qū)，禁止一切非操作人員入內(nèi)。一切構(gòu)件均不得從高空扔下或墜下，防止意外的砸傷事故。

⑷當(dāng)遇有六級(jí)以上強(qiáng)風(fēng)或臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)，應(yīng)該禁止露天高空作業(yè)。

⑸負(fù)責(zé)支架的施工人員須定期進(jìn)行身體檢查，不適合高空作業(yè)的技術(shù)工人禁止進(jìn)行操作。

⑹在施工平臺(tái)上操作時(shí)所有人員必須穿救生衣、系好安全繩和戴好安全帽。

4 結(jié)論

各平臺(tái)的受力分析結(jié)果：引橋施工平臺(tái)鋼管骨架的最大應(yīng)力值為13MPa，鋼絲繩的最大拉力為19KN，平臺(tái)豎向最大位移為4.325mm；碼頭施工平臺(tái)鋼管骨架的最大應(yīng)力值為23.5MPa，鋼絲繩的最大拉力為46KN，平臺(tái)豎向最大位移為7.8mm。各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合設(shè)計(jì)要求。為了保證安全，應(yīng)對(duì)施工期間的施工安全、環(huán)境保護(hù)等方面多加關(guān)注。