CN205934726U - 一种组合式安全作业平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁工程施工安全设施领域，公开了一种组合式安全作业平台，包括爬梯(2)、承重框架(5)、踏脚台(6)、后侧栏杆(1)、前侧栏杆(4)、插片(3)；踏脚台(6)与承重框架(5)连接，爬梯(2)、后侧栏杆(1)、前侧栏杆(4)、插片(3)分别设于承重框架(5)边缘；后侧栏杆(1)设于爬梯(2)两侧，前侧栏杆(4)设于爬梯(2)相对侧，前侧栏杆(4)与后侧栏杆(1)分别通过插片(3)连接。本实用新型提供的一种组合式安全操作平台，重量轻、强度高、不摇晃、易装拆，为作业人员提供安全可靠的高处作业环境，并且由于重量轻，运输、使用方便。

Description

一种组合式安全作业平台

技术领域

本实用新型涉及一种安全操作平台，属于桥梁工程施工安全设施领域，尤其涉及了一种桥梁工程上部结构桥面系施工的组合式高空T梁负弯矩张拉作业安全操作平台。

背景技术

交通工程建设行业同建筑业一样，高处坠落作为建筑行业五大多发事故类型之一，因其事故致死致残率高，其中高处坠落事故发生比例为五大事故类型之首，这对遇难者本人及家属、企业都造成无法挽回的损失。

在目前的以T梁为主的桥梁工程桥面系施工中，许多项目的T梁负弯矩张拉、压浆及钢绞线切割作业均在相对狭窄的受限空间内进行，工人普遍使用钢筋自制的简易挂篮或“3根6×6方木+1cm木板”的简易式张拉平台完成相关操作。这类挂篮在作业期间极易摇晃并且由于预留孔尺寸有限而无法扩大制作尺寸，从而无法充分利用两片T梁之间约2m宽的净宽，人为造成作业空间受限的情况；此外，由于简易挂篮、平台本身选材及制作均十分简陋，安全系数无法保证，一旦发生挂篮脱钩、木制踏板老化断裂，后果不堪设想。

鉴于此，为了解决T梁负弯矩张拉、压浆及钢绞线切割作业空间受限、平台摇晃、临边防护无法有效设置等问题，规范安全设施制作使用流程，提高作业安全系数，特提出本实用新型。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的上述缺点，提供了一种重量轻、强度高、不摇晃、易装拆的张拉作业安全操作平台。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种组合式安全作业平台，包括爬梯、承重框架、踏脚台、后侧栏杆、前侧栏杆、插片；踏脚台与承重框架连接，爬梯、后侧栏杆、前侧栏杆、插片分别设于承重框架边缘；后侧栏杆设于爬梯两侧，前侧栏杆设于爬梯相对侧，前侧栏杆与后侧栏杆分别通过插片连接；爬梯、后侧栏杆、前侧栏杆、插片均由空心管组成，爬梯、后侧栏杆、前侧栏杆分别与承重框架采用插销连接。

作为优选，承重框架上还设有摩擦端，摩擦端分别设于承重框架两端。

作为优选，摩擦端上包裹有橡胶。

作为优选，还包括踏脚台安全绳和爬梯安全绳，分别设于踏脚台和爬梯上，用于在安装和使用过程中分别固定踏脚台和爬梯。

作为优选，踏脚台为轻质踏脚木板，轻质踏脚木板底面设有铁带，铁带与承重框架连接。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有显著的技术效果：本实用新型提供的一种组合式安全操作平台，重量轻、强度高、不摇晃、易装拆，为作业人员提供安全可靠的高处作业环境，并且由于重量轻，运输、使用方便。

附图说明

图1是本实用新型的受力示意图。

图2是本实用新型的整体结构示意图。

图3是本实用新型的爬梯、前侧栏杆、后侧栏杆、插片结构示意图。

图4是本实用新型的承重框架结构示意图。

图5是本实用新型的作业平台荷载情况示意图。

图6是本实用新型踏板的剪力图。

图7是本实用新型踏板的弯矩图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型所涉及的组合式安全作业平台是根据摩擦死角原理，利用相邻的两片T梁底部“马蹄”形45°斜面作支撑，操作平台四角经过处理后与T梁“马蹄”形斜面形成面接触，外部荷载越大，操作平台与T梁“马蹄”形斜面间的静摩擦力越大。

如图2所示，一种组合式安全作业平台，包括爬梯2、承重框架5、踏脚台6、后侧栏杆1、前侧栏杆4、插片3；踏脚台6与承重框架5连接，爬梯2、后侧栏杆1、前侧栏杆4、插片3分别设于承重框架5边缘；后侧栏杆1设于爬梯2两侧，前侧栏杆4设于爬梯2相对侧，前侧栏杆4与后侧栏杆1分别通过插片3连接；爬梯2、后侧栏杆1、前侧栏杆4、插片3均由空心管组成，爬梯2、后侧栏杆1、前侧栏杆4分别与承重框架5采用插销连接，承重框架5上还设有摩擦端7，摩擦端7上包裹有橡胶；还包括踏脚台安全绳和爬梯安全绳，分别设于 踏脚台6和爬梯2上，用于在安装和使用过程中分别固定踏脚台6和爬梯2，踏脚台6为轻质踏脚木板，轻质踏脚木板底面设有铁带8，铁带8与承重框架5连接。

如图3所示，爬梯2、前侧栏杆4两侧分别间隔一固定距离设有套筒，后侧栏杆1一侧设有套筒，另一侧设有与套筒适配的插销，插片3两侧直接用与套筒适配的空心管制成。

图4为承重框架5的结构视图，承重框架5选用6061-T4铝合金制作，摩擦端7分别设于承重框架5两端，摩擦端7主要是在承重框架5四角进行处理，主要分为对铝合金梁的四角进行切角、橡胶包裹处理以增加接触面积、提高摩擦系数，承重框架5的跨距根据施工现场实测、查询桥梁工程设计图纸确定；轻质踏脚木板采用铁带8进行抗裂加固处理，轻质踏脚木板与承重框架5采用M16普通螺栓固定，部分螺栓的螺杆预留5-10cm用作爬梯2和前侧栏杆4、后侧栏杆1定位插销，彼此采用“套筒-插销”体系拼装，操作简便；多功能爬梯宽45cm，每30cm设置一级踏杆，下端两侧在合理位置设置套筒用于防护栏杆拼装，从而达到满足人员上下爬行同时作为操作平台临边防护(后侧)栏杆的一部分的需要；轻质踏脚木板最小厚度为1cm，厚度过低则影响使用安全；多功能爬梯建议选用3.2cm-1.2mm及以上尺寸的镀锌管制作，保证在使用过程中不发生挠曲变形；插片3、前侧栏杆4和后侧栏杆1仍然建议在合理强度范围内选用空心管材制作，实心材料制作的栏杆自重偏大，违背轻量化设计的目的；摩擦端7主要用途是减震、增加操作平台与T梁接触面的摩擦系数，设置踏板台安全绳及爬梯安全绳的目的防止踏板台失衡、爬梯2倾翻等意外，采用尼龙绳或钢丝绳均可。承载框架制作时采用满焊焊接，框架四角必须处于同一平面防止因翘角导致倾覆。

组合式安全作业平台的安装使用包括以下步骤：

a.将轻质踏脚木板与承重框架5通过M16普通螺栓固定在一起，部分螺栓高出轻质踏脚木板一部分，用作定位插销；然后将承重框架5放置在T梁中间，定位稳固后将承重框架5四角的踏板台安全绳在湿接缝箍筋或T梁预埋筋上绑扎牢固；

b.将爬梯2从预留孔位置斜伸至轻质踏脚木板，同时将爬梯安全绳在湿接缝箍筋上绑扎牢固，确认不打滑后下方作业人员再沿爬梯2抵达轻质踏脚木板；

c.上方人员协助提起爬梯2并从湿接缝已焊接完毕的任意两道箍筋间隙中选择较为准确的位置对准承重框架5上的螺杆下放，下方作业人员协同完成爬梯2螺杆的插接，对接牢固后上方人员将爬梯安全绳在湿接缝箍筋上绑扎牢固；

d.上方人员依次向下方作业人员递送后侧栏杆1两块、前侧栏杆4一块和插片3两块，下方作业人员依次插接拼装。

本实用新型的特点如下：

从结构上分析，组合式安全作业平台较为巧妙地利用了T梁“马蹄”斜面作为平台的支撑点，强度可靠，对承重框架5四角加以处理完全可以达到牢固支撑的要求。

从力学上分析，承重框架5与斜面间的静摩擦力与外部荷载形成 的正压力正相关，即外部荷载越大，承重框架5发生偏移的可能性越小。

从适用性上分析，承重框架5与轻质踏脚木板全重不超过12kg，爬梯2、前侧栏杆4与后侧栏杆1全重不超过6kg，对2-3人的小作业班组而言，拼拆、搬运是比较轻松的。

受力及载荷计算

静荷载(平台自重)

1.4.7×7.5cm²壁厚1.2mm6061-T4铝合金框架单位重量为7.75N/m，铝合金横梁尺寸取l_Al＝2.13m，框架材料总用量为6.878m，折算后q_Al＝7.75×6.878/2l_Al；

2.木板自重m₁：取50N，木板长度l_w＝1.70m，放置于2根铝合金梁上，则木板载荷集度q_w＝m₁/2l_w；爬梯自重m₂：取30N

3.组合栏杆自重m₃：取30N

动荷载(工作荷载)

两种假设：

1.正常情况下，作业人数1人，体重70kg；千斤顶1只，重量20kgm_4-1＝(70+20)·g＝900N

2.个别情况下，作业人数2人，体重70kg；千斤顶1只，重量20kg取最大工作荷载，即m_4-2＝(70×2+20)·g＝1600N

冲击荷载

冲击荷载通常存在两种情况：1)人员沿爬梯下行抵达作业踏板时； 2)张拉完成，千斤顶从安装位置卸下时。考虑冲击荷载最大(最不利)情况，即第1种情况，此时最大冲击荷载：

爬梯最后一级踏步—踏板台阶高度h＝0.3m，假定人员完成下行动作时间为0.5s，则人员下行抵达作业踏板时的加速度a＝0.3×2/0.5²，即2.4m/s²，单脚立于踏板时，人的部分重量形成冲击荷载，取冲击荷载系数K_d＝2，冲击物重量取0.6倍人体重量，冲击荷载：m₅＝0.6×70·a·K_d＝201.6N

材料性能

6061-T4铝合金(所有厚度)材料性能如下：

弹性模量E＝70GPa；

焊件热影响区抗弯强度：[f_u,haz]＝140N/mm²

4.7×7.5cm²壁厚1.2mm铝合金截面抗弯系数：[W]＝6.1369×10^-6m³

4.7×7.5cm²壁厚1.2mm铝合金惯性矩：[I]＝2.3013×10^-7m⁴

受力验算

对铝合金踏板的单个支撑进行荷载分析，作业平台荷载情况如图5所示；

荷载分布考虑：

1.铝合金重量在框架内按横向均布荷载考虑；

2.木板重量在中心线两侧0.85m范围内考虑为均布荷载，同时将木板本身视为柔性材料，即忽略木板的抗弯强度；

3.爬梯、栏杆等重量均考虑为作用在踏板中心的集中荷载。

以铝合金支撑A端为研究对象，同时以A端截面形心为坐标原点，由∑Fy＝0，∑MA＝0建立AB段的剪力弯矩方程，如下表所示：

各分段分荷载剪力、弯矩方程表

由上表可得AB段的剪力与弯矩方程如下表所示：

各分段总荷载剪力、弯矩方程表

剪力图如图6所示，表示了各横截面上剪力沿轴线的分布情况。

弯矩图如图7所示。由图6和图7可知，当动荷载集中在踏板中心时，踏板所受弯矩最大，分别计算各配件、动荷载产生的弯矩M如下：

踏板框架自重在中心位置产生最大弯矩得M1＝7.0962N·m

木板自重在中心位置产生最大弯矩得M2＝8.3399N·m

栏杆、爬梯在中心位置产生最大弯矩得M3＝15.975N·m

动荷载在中心位置产生最大弯矩

得i＝1时，M4＝293.301N·m；i＝2时，M4＝479.676N·m

则M＝M1+M2+M3+M4

i＝1时

M＝324.7121N·m

抗弯核算：W1＝M/[fu,haz]＝2.3194×10-6m3

水平梁刚度条件为ω≤l/250

其中挠度由此可得

$I\≥\frac{8(\underset{k=1}{\overset{5}{\Σ}}{m}_k-m_1)l_{Al}^2+10q_{Al}{l}_{Al}^3+5m_1{l}_{Al}^2}{768E}$

Imin-1＝2.0696×10-7m4<[I]

k1＝[W]/W1＝2.67>[k]

同理，i＝2时

M＝508.3869N·m

W2＝3.6313×10-6m3

Imin-2＝3.251×10-7m4>[I]

k2＝[W]/W2＝1.69>[k]

选用4.7×7.5cm 2-1.2mm(截面尺寸-壁厚)6061-T4铝合金制作的作业平台踏板抗弯强度、刚度条件能够满足“1人+千斤顶”工况的安全使用条件。

当工况为“2人+千斤顶”(受力验算i＝2)时，单根4.7×7.5cm 2-1.2mm(截面尺寸-壁厚)6061-T4铝合金梁的刚度条件理论上不能满足使用要求。在设计时可改用4.4×10cm2-1.2mm(截面尺寸-壁厚)6061-T4铝合金(截面抗弯系数 [W]＝5.5262×10-5m3，惯性矩[I]＝2.7631×10-6m4)制作，受力变化情况为：

承重框架自重为63.3468N，自重增加18％，操作平台底板重量由103.30N增加至113.35N，增加9.7％；

最大总弯矩为511.0871N·m，增加0.26％；

惯性矩3.2616×10-7m4.

完全能够满足安全使用要求。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种组合式安全作业平台，其特征在于，包括爬梯(2)、承重框架(5)、踏脚台(6)、后侧栏杆(1)、前侧栏杆(4)、插片(3)；踏脚台(6)与承重框架(5)连接；后侧栏杆(1)设于爬梯(2)两侧，前侧栏杆(4)设于爬梯(2)相对侧，前侧栏杆(4)与后侧栏杆(1)分别通过插片(3)连接；爬梯(2)、后侧栏杆(1)、前侧栏杆(4)、插片(3)均由空心管组成，爬梯(2)、后侧栏杆(1)、前侧栏杆(4)分别与承重框架(5)通过插销连接。

2.根据权利要求1所述的一种组合式安全作业平台，其特征在于，承重框架(5)上还设有摩擦端(7)，摩擦端(7)分别设于承重框架(5)两端。

3.根据权利要求2所述的一种组合式安全作业平台，其特征在于，摩擦端(7)上包裹有橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种组合式安全作业平台，其特征在于，还包括踏脚台安全绳和爬梯安全绳，踏脚台安全绳设于踏脚台(6)上，爬梯安全绳设于爬梯(2)上。

5.根据权利要求1所述的一种组合式安全作业平台，其特征在于，踏脚台(6)为踏脚木板，踏脚木板底面设有铁带(8)，铁带(8)与承重框架(5)连接。