论文部分内容阅读
摘要 承重排架是工程建筑中经常用到的施工方法，在排架搭设之前，选择较为经济又安全可靠的搭设方案，关系到建筑物的施工成本和安全及施工人员的人身安全，本文以安江电站厂房上游防洪墙施工排架为例，对工程使用贝雷架作为承重排架进行阐述，重点突出排架设计时的安全验算，以供类似工程施工参考。
关键词 贝雷架排架承重施工
一、工程概况
安江水电站工程位于沅水干流中游、湖南省洪江市境内的安江镇，是湖南省境内沅水干流梯级开发的第四级工程。工程是一座以发电为主，兼有航运、旅游等综合利用效益的水利水电工程。发电厂房布置在左汊右侧，装有4台35MW灯泡贯流式水轮发电机组。每台机组进口胸墙和上游防洪墙净跨13.674m，厂房上游防洪墙水流方向长度15.25m，高差14.8m。
一般的，承重结构都是采用搭设“满堂红”排架来进行支撑的方法，需要投入大量材料和劳动力，采用贝雷架作为承重架则可以减少材料和人员的投入。
二、施工布置
在防洪墙两侧闸墩混凝土浇筑到146.5m高程时，在两侧闸墩上分别预埋一排双拼的工20a工字钢，每排各7个，间距2.4m；在闸墩施工至149.5m高程之后，在预埋的工字钢上再采用工20a架设一道与闸墩平行的工字钢作为基座，工字钢轴线与闸墩距离为0.09m，与预埋的工字钢相互焊接；
贝雷架采用4个3m桁架和1个1.5m桁架拼装而成，长13.5m，每台机组共7个；
贝雷架上采用槽钢[16a铺设平台，槽钢间距为0.95m，共15排；
采用轮式脚手架作为承重架，横距和纵距均为0.95m，步距1.2m，见下图：
三、施工验算
1、承重脚手架稳定性验算
(1). 脚手架参数
横向间距:0.95m；纵距:0.95m；步距:1.20m，脚手架搭设高度:2.44m，横杆2层
轮式脚手架钢管:Φ51*2.5(mm) ；钢管质量为3.55kg/m ，板底支撑连接方式:底层采用双拼方钢，面层采用12cm*12cm方木支撑，方钢、方木荷载取：0.3 kN/m2，模板与木板自重取： 0.4 kN/m2，混凝土与钢筋自重：25.0 kN/m3，楼板浇筑厚度：0.5m。
(3).立杆的稳定性计算:
①. 每根立杆承受自重：NG1 =（2.44+0.95*4）*3.55*10/1000=0.22kN
②.模板、方钢、方木的荷载：NG2 =（0.3+0.4）*0.95*0.95= 0.361 kN
③.混凝土重量：NG3 = 25*0.5*0.95*0.95 = 11.281kN
静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 11.864kN
④.施工活荷载：
混凝土振捣产生的荷载取：0.2 kN /m2
其它施工活荷载取:3.0 kN/m2
活荷载标准值 NQ = （3.0+ 0.2）*0.95*0.95= 2.89 kN
立杆的轴向压力设计值计算
N = 1.2NG + 1.4NQ = 18.283kN
立杆的稳定性计算公式:
其中N ---- 立杆的轴心压力设计值：N =18.283 kN
i ---- 计算立杆的截面回转半径：i = 1.70 cm
A ---- 立杆净截面面积：A = 4.52 cm2
W ---- 立杆净截面模量：W=5.13 cm3
h----步距：h=1.2m
a----外伸长度：a=0.6m
L0---- 计算长度: L0 = h+2a=2.4 m
L0/i = 2400 / 17 =141.2
φ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由L0/i 查表得φ= 0.344
σ-------- 钢管立杆最大应力计算值:σ=18283/（0.344*452）=117.585N/mm2
[f]---- 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm2
σ<[f] 滿足要求。
2.贝雷架受力计算
(1).主要参数
单排贝雷架自重：180kg/m
贝雷架弹性模量： E=2.06*105 Mpa
双排贝雷架对主轴的惯性矩：500994.4cm4
双排贝雷架截面容许弯矩应力：1576.4kN.m
双排贝雷架截面容许剪切应力：490.5kN
(2).每架贝雷架荷载分析
每2架贝雷架间距2.4m，其荷载如下：
①.混凝土自重：
G1=2.4*0.5*25=30kN/m
②.上部模板、方钢、方木荷载为：
G2=2.4*13.674*0.7/13.5=1.702 kN/m
③.钢平台，共15排[16a槽钢，荷载为：
G3=17.23*15*2.4/13.5*10/1000=0.46kN/m
④.脚手架荷载：
G4=（2.44*3*15+2.4*15*2+13.674*3*2）*3.55*10/1000/13.5=0.694kN/m
⑤.贝雷架自身荷载为：
G5=180*13.5/13.5=1.8kN/m
⑥.混凝土振捣荷载：0.2kN/m2
其它施工荷载:0.3 kN/m2
G6=（0.2+0.3）*2.4*13.674/13.5=1.215kN/m
(3) .荷载组合
q=（30+1.702+0.46+0.694+1.8+1.215）*1.2=43.05 kN/m
(4).贝雷架受力分析
贝雷架按简支计算，贝雷架承受的最大弯矩为：
Mmax=ql^2/8=43.05*13.5*13.5/8=981kN.m
最大剪力为：
τmax=（30+1.702+0.46+0.694+1.8+1.215）*13.5/2=242.1kN；
挠度为：
fmax=5ql^4/（384EI）=5*43.05*13.5^4/(384*2.06*10^5*500994.4*10^-8)=18mm
根据以上计算数据和贝雷片的参数：
[M]= 1576.4kN.m；
[τ]= 490.4kN；
[f]=l/400=13500/400=33.75mm；
其受力为：
Mmax=981kN.m＜[M]= 1576.4KN.m
τmax=242.1KN＜[τ]= 490.4KN
fmax＜[f]= 33.75mm
三者均小于容许应力值，贝雷架布设符合要求。
结论：由上述计算结果表明承重排架搭设间距、跨距、步距满足使用要求，可以按设计搭设。
四、结束语
承重排架设计完成后，准备好施工设备和材料，指定施工工程中的安全错左措施和技术措施，本工程已经基本完成，施工过程中安全控制比较到位，值得在同类项目中推广实施。
参考文献：
[1]《贝雷片使用手册》（交通部）；
[2]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）；
作者简价：
姓名：李廷润 性别：男 学历：大专 现职称：助理工程师
现但任：广东水电二局股份有限公司九公司项目技术部长
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词 贝雷架排架承重施工
一、工程概况
安江水电站工程位于沅水干流中游、湖南省洪江市境内的安江镇，是湖南省境内沅水干流梯级开发的第四级工程。工程是一座以发电为主，兼有航运、旅游等综合利用效益的水利水电工程。发电厂房布置在左汊右侧，装有4台35MW灯泡贯流式水轮发电机组。每台机组进口胸墙和上游防洪墙净跨13.674m，厂房上游防洪墙水流方向长度15.25m，高差14.8m。
一般的，承重结构都是采用搭设“满堂红”排架来进行支撑的方法，需要投入大量材料和劳动力，采用贝雷架作为承重架则可以减少材料和人员的投入。
二、施工布置
在防洪墙两侧闸墩混凝土浇筑到146.5m高程时，在两侧闸墩上分别预埋一排双拼的工20a工字钢，每排各7个，间距2.4m；在闸墩施工至149.5m高程之后，在预埋的工字钢上再采用工20a架设一道与闸墩平行的工字钢作为基座，工字钢轴线与闸墩距离为0.09m，与预埋的工字钢相互焊接；
贝雷架采用4个3m桁架和1个1.5m桁架拼装而成，长13.5m，每台机组共7个；
贝雷架上采用槽钢[16a铺设平台，槽钢间距为0.95m，共15排；
采用轮式脚手架作为承重架，横距和纵距均为0.95m，步距1.2m，见下图：
三、施工验算
1、承重脚手架稳定性验算
(1). 脚手架参数
横向间距:0.95m；纵距:0.95m；步距:1.20m，脚手架搭设高度:2.44m，横杆2层
轮式脚手架钢管:Φ51*2.5(mm) ；钢管质量为3.55kg/m ，板底支撑连接方式:底层采用双拼方钢，面层采用12cm*12cm方木支撑，方钢、方木荷载取：0.3 kN/m2，模板与木板自重取： 0.4 kN/m2，混凝土与钢筋自重：25.0 kN/m3，楼板浇筑厚度：0.5m。
(3).立杆的稳定性计算:
①. 每根立杆承受自重：NG1 =（2.44+0.95*4）*3.55*10/1000=0.22kN
②.模板、方钢、方木的荷载：NG2 =（0.3+0.4）*0.95*0.95= 0.361 kN
③.混凝土重量：NG3 = 25*0.5*0.95*0.95 = 11.281kN
静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 11.864kN
④.施工活荷载：
混凝土振捣产生的荷载取：0.2 kN /m2
其它施工活荷载取:3.0 kN/m2
活荷载标准值 NQ = （3.0+ 0.2）*0.95*0.95= 2.89 kN
立杆的轴向压力设计值计算
N = 1.2NG + 1.4NQ = 18.283kN
立杆的稳定性计算公式:
其中N ---- 立杆的轴心压力设计值：N =18.283 kN
i ---- 计算立杆的截面回转半径：i = 1.70 cm
A ---- 立杆净截面面积：A = 4.52 cm2
W ---- 立杆净截面模量：W=5.13 cm3
h----步距：h=1.2m
a----外伸长度：a=0.6m
L0---- 计算长度: L0 = h+2a=2.4 m
L0/i = 2400 / 17 =141.2
φ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由L0/i 查表得φ= 0.344
σ-------- 钢管立杆最大应力计算值:σ=18283/（0.344*452）=117.585N/mm2
[f]---- 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm2
σ<[f] 滿足要求。
2.贝雷架受力计算
(1).主要参数
单排贝雷架自重：180kg/m
贝雷架弹性模量： E=2.06*105 Mpa
双排贝雷架对主轴的惯性矩：500994.4cm4
双排贝雷架截面容许弯矩应力：1576.4kN.m
双排贝雷架截面容许剪切应力：490.5kN
(2).每架贝雷架荷载分析
每2架贝雷架间距2.4m，其荷载如下：
①.混凝土自重：
G1=2.4*0.5*25=30kN/m
②.上部模板、方钢、方木荷载为：
G2=2.4*13.674*0.7/13.5=1.702 kN/m
③.钢平台，共15排[16a槽钢，荷载为：
G3=17.23*15*2.4/13.5*10/1000=0.46kN/m
④.脚手架荷载：
G4=（2.44*3*15+2.4*15*2+13.674*3*2）*3.55*10/1000/13.5=0.694kN/m
⑤.贝雷架自身荷载为：
G5=180*13.5/13.5=1.8kN/m
⑥.混凝土振捣荷载：0.2kN/m2
其它施工荷载:0.3 kN/m2
G6=（0.2+0.3）*2.4*13.674/13.5=1.215kN/m
(3) .荷载组合
q=（30+1.702+0.46+0.694+1.8+1.215）*1.2=43.05 kN/m
(4).贝雷架受力分析
贝雷架按简支计算，贝雷架承受的最大弯矩为：
Mmax=ql^2/8=43.05*13.5*13.5/8=981kN.m
最大剪力为：
τmax=（30+1.702+0.46+0.694+1.8+1.215）*13.5/2=242.1kN；
挠度为：
fmax=5ql^4/（384EI）=5*43.05*13.5^4/(384*2.06*10^5*500994.4*10^-8)=18mm
根据以上计算数据和贝雷片的参数：
[M]= 1576.4kN.m；
[τ]= 490.4kN；
[f]=l/400=13500/400=33.75mm；
其受力为：
Mmax=981kN.m＜[M]= 1576.4KN.m
τmax=242.1KN＜[τ]= 490.4KN
fmax＜[f]= 33.75mm
三者均小于容许应力值，贝雷架布设符合要求。
结论：由上述计算结果表明承重排架搭设间距、跨距、步距满足使用要求，可以按设计搭设。
四、结束语
承重排架设计完成后，准备好施工设备和材料，指定施工工程中的安全错左措施和技术措施，本工程已经基本完成，施工过程中安全控制比较到位，值得在同类项目中推广实施。
参考文献：
[1]《贝雷片使用手册》（交通部）；
[2]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）；
作者简价：
姓名：李廷润 性别：男 学历：大专 现职称：助理工程师
现但任：广东水电二局股份有限公司九公司项目技术部长
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。