安全爬梯受力计算正文

一、安全爬梯概述

桥梁建设施工用安全爬梯是由香蕉式爬梯架搭设而成，该安全爬梯是从澳洲引进的，主要构件为立杆、横杆和斜杆，由于横杆插头与立杆接触的范围大，具有非常大的夹紧力和稳定性，爬梯整体在三维空间结构强度高、整体稳定性好、并具有可靠的自锁性能，能有效地提高爬梯的整架稳定强度和安全度，该系统爬梯完全避免了螺栓作业及零散扣件，能方便地组装成多种规格和荷载的棚架组合。并能更好的满足各种施工安全的需要。广泛应用于房建、桥梁、立交桥、隧道、涵洞、烟囱、水塔、大坝及大跨度棚架等多种工程施工中。

香蕉式爬梯主要由立杆、横杆、斜杆、横撑、顶杆、底座、可调 U 托、脚踏板、梯子、踢脚板及其他配套构件组成。各部件安装使用方法如下：

1. 可调底座插于立杆底部，用作支承系统的水平,高度垂直调节及扩大承压面,传力给基础, 由螺杆及底板焊接而成，可调底座不可调得太高，以免从立杆中脱出造成安全事故。

2. 立杆是承受垂直方向载荷的主要构件。在立杆的管件上每隔0.5/0.75m的距离焊有一排销扣，用来安装横杆、横撑、或斜杆。插销直接焊接在立杆顶部，确保无丢失。

3. 横杆是框架水平承力构件。它通过销库与立杆连接，由于销库带有锲铁，使两者的连接具有极好的力学强度和极高的自锁性能。

4. 横撑是框架水平承力及用来安放梯子和脚踏板构件。它通过销库与立杆连接。

5. 梯子安放在横撑上，用于施工人员上下的通道。

6. 脚踏板是安放在横撑上，用于施工通道,操作平台的桥板。

7. 斜杆是用于加强整个框架的构件。它是由特制的斜接头连接在立杆的销扣上。

8.为保证施工人员安全，立杆上每隔0.5/0.75m需安装横杆，梯子两边均安放扶手，另外安全爬梯的斜杆也要四面安放，以加强整架的稳定性。

9.安全爬梯每隔 1.5 米安放一张带踏步 Z 字形楼梯，每隔 4-5 米需安置扣墙件，最大搭设高度为100米。

二、结构计算及设计依据

钢管落地扣件式脚手架安全爬梯的计算参照

1.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)

2.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

3.《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等。

三、安全爬梯使用材料选择及使用要求

1、材料要求：

（1）立柱采用φ48×3.25钢管，钢材强度等级Q235，横杆及剪刀撑采用采用

φ48×2.5钢管，钢材强度等级Q235；钢管表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯，新用的钢管要有出厂合格证，其质量应符合现行国家标准。

（2）横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件采用双扣件。

（3）爬梯板采用钢板网爬梯板。

2、地基要求：

（1）土类型:碎石土，地基承载力标准值(kPa)：>300.00；

（2）立杆基础底面面积(m2)：0.20；

（3）地基承载力调整系数：1.00。

3、搭设要求：

（1）每杆立杆底部应设置底座和垫板；

（2）安全爬梯搭设高度为 <100m；

（3）搭设尺寸为：横距Lb为 1.25m，纵距La为2.5m，大小横杆的步距为0.

5/0.75m ；

（4）接长必须采用对接扣件连接。

（5）连墙件

①、连墙件按每层设置间距为 4-5m 应布置靠近主节点，偏离主节点的距离不应大于300mm；

②、应从底层第一步纵向水平处开始设置，当该处设置有困难时，应采用其他可靠措施固定。

③、连墙件不应与外爬梯架垂直运输机械相碰。卸料平台采用钢管与梁或预埋在砼楼板的短钢管连接加双扣件。也可采用与柱子用钢管和扣件锁紧。

（6）剪刀撑

①、剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。

②、剪刀撑斜杆的搭接长度应大于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆端的距离不应小于100mm。

（7）具体结构布置图详见后面附图。

四、结构复核验算算书（以最高层计算）

安全爬梯的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》

（JGJ130-2011）。计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为100米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：立杆的纵距2.5米，立杆的横距1.25米，立杆的步距0. 5/0.75米。采用的钢管类型为Φ48×3.25，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米。

1、小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。按照小横杆上面的爬梯板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

（1）均布荷载值计算

小横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m

爬梯板的荷载标准值 P2=0.350×1.500/2=0.262kN/m

活荷载标准值 Q=2.000×1.500/2=1.500kN/m

荷载的计算值 q=1.2×0.038+1.2×0.262+1.4×1.500=2.461kN/m

小横杆计算简图

（2）抗弯强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩计算公式如下:

=ql2/8

M

qmax

M=2.461×1.0502/8=0.339kN.m

σ=0.339×106/5080.0=66.765N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

（3）挠度计算

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下：

νmax=5 ql4/384EI

荷载标准值q=0.038+0.262+1.500=1.801kN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

V=5.0×1.801×1050.04/(384×2.06×105×121900.0)=1.135mm

小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!

2、大横杆的计算:

大横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。

（1）荷载值计算

小横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN

爬梯板的荷载标准值P2=0.350×1.050×1.500/2=0.276kN

活荷载标准值 Q=2.000×1.050×1.500/2=1.575kN

荷载的计算值 P=(1.2×0.040+1.2×0.276+1.4×1.575)/2=1.292kN

大横杆计算简图

（2）抗弯强度计算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下:

=0.08ql2

M

qmax

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

=0.175Pl

M

pmax

M=0.08×(1.2×0.038)×1.5002+0.175×1.292×1.500=0.347kN.m

σ==0.347×106/5080.0=68.398N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!