水电水利工程边坡脚手架设计研究.doc
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1、水电水利工程边坡脚手架设计研究【摘要】以西昌某水电站边坡治理施工脚手架工程为背景,对脚手架水平杆、立杆和连墙件等进行了强度、挠度及稳定性计算,同时利用有限元软件midasgen分析脚手架体系各荷载工况作用下的内力及变形。结果表明:脚手架应力和变形的各项控制指标均在规范允许范围内,计算结果偏于安全。【关键词】水电站高边坡;扣件式脚手架;内力计算;有限元分析水电站大坝工程通常位于深切峡谷地区,岸坡开挖形成大量高陡边坡,为给高空作业提供施工平台,大型扣件式脚手架被频繁使用。脚手架工程作为高边坡开挖支护施工中常用且重要的临时设施,其安全问题一直是脚手架设计和施工的重难点13。本文通过参考相关规范和利用
2、有限元软件两种方式对脚手架体系进行荷载计算和静力分析,得到各主要工况下脚手架体系各构件及连墙件的内力及变形。这两种静力分析方法概念明确、操作简单,对于掌握各种荷载作用下脚手架组成构件和关键节点的应力应变、连墙件的应力应变以及脚手架体系安全性具有重要意义,且同时采用两种方法也便于进行对比分析,充分保证计算结果的可靠性。1脚手架参数结合工程实践和施工规范,脚手架设计采用双排扣件式钢管脚手架,立杆纵距La=1.5m,立杆横距Lb=1.5m,横杆间距s=1.5m,作业层0.5m,横杆步距h=1.8m。钢管采用Q235A级钢,尺寸为483.5,其材质符合现行国家标准碳素结构钢GB/T7002006的规定
3、,如表1所示。脚手架地面设置纵、横向扫地杆,扫地杆离地面0.3m,并布置必要的斜撑、剪刀撑进行加固。连墙件采用25mm螺纹钢筋,按照2步3跨进行布置,钢筋入岩角度a为水平下倾45,入岩深度La=0.8m,节点域到锚固点之间的距离Lb=0.25m,外套一根短架并灌注M25水泥砂浆进行锚固,短架管与小横杆采用扣件连接,斜向下搭接一根短架管,与小横杆立杆均采用扣件连接,连墙件设置如图1所示。脚手板为5cm厚度的木脚手板,其自重标准值为0.35kN/m2。施工荷载按照脚手架纵向30m、高层15m的范围内搭设4层木脚手板,同时作业2层,每层布置4台钻机,最多可布置8台钻机进行考虑。采用YXZ70A钻机,
4、其自重为0.85t,每台钻机配备3名工作人员,施工人员的自重标准值按每人75kg计算,钻机平面布置荷载作用范围取二个立杆纵距和一个立杆横距范围内。西昌地区基本风压采用0.20kN/m2,环境为B类地面粗糙度,风压高度变化系数取1.14。将脚手架视为桁架,风荷载体型系数为桁架挡风净投影面积与桁架轮廓面积之比,脚手架挂2000目密目网时,挡风系数可取默认值0.8。风荷载标准值为Wk=0.70.81.140.2=0.13kN/m2。2脚手架设计计算2.1水平杆及立杆限于篇幅,仅给出边坡脚手架水平杆及立杆计算结果,如表2所示。2.2连墙件边坡支护施工过程中,由于锚杆钻孔产生的钻机设备和人员自重及钻机反
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