拱桥现浇拱圈满堂支架计算书.docx

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拱桥现浇拱圈满堂支架计算书

拱桥现浇拱圈满堂脚手架计算书

一、荷载分析

本工程现浇拱圈满堂支架的设计与验算参考公路施工手册《桥涵》及《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规（JGJ166-2016）》等规选取以下参数：

1.模板支架参数

横向间距或排距（m）:

0.60；纵距（m）:

0.90；步距（m）:

1.20；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.65；模板支架搭设高度（m）:

8.50；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；板底支撑连接方式:

方木支撑；

立杆承重连接方式:

可调托座；

2.荷载参数

模板自重（kN/m2）:

0.5；混凝土与钢筋自重（kN/m3）:

26；

施工人员和施工材料、机具走运或堆放等施工均布荷载标准值（kN/m2）:

4；

武穴地区10年一遇最大风压0.25kN/m2，小于0.35kN/m2，可不予考虑。

3.材料参数

面板采用胶合面板，厚度为12mm；板底支撑采用方木；

面板弹性模量E（N/mm2）:

6500；面板抗弯强度设计值（N/mm2）:

13；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.400；木方的间隔距离（mm）:

300.000；

木方弹性模量E（N/mm2）:

9000.000；木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.000；

木方的截面宽度（mm）:

50.00；木方的截面高度（mm）:

100.00；

托梁材料为：

钢管（单钢管）:

Ф48×3.5；

4.拱圈参数

拱圈的计算厚度（mm）:

500.00；

二、模板面板计算

模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度

模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=90×1.22/6=21600mm3；

I=90×1.23/12=129600mm4；

模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图

1、荷载计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=26×0.5×0.9+0.5×0.9=12.15kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN/m）：

q2=4×0.9=3.6kN/m；

2、强度计算

计算公式如下:

M=0.1ql2

其中：

q1=1.2×12.15+1.4×3.6=19.62kN/m；q2=1.35×12.15+1.4×0.7×3.6=19.931kN/m

按q2取值。

最大弯矩M=0.1*19.931*3002=179379N.m；

面板最大应力计算值σ=M/W=179379/21600=8.3N/mm2；

面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

面板的最大应力计算值为8.3N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3、挠度计算

挠度计算公式为

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

其中q=q1=12.15kN/m

面板最大挠度计算值ν=0.677*12.15*3004/（100*6500*12.96*104）=0.791mm；

面板最大允许挠度[ν]=300/250=1.2mm；

面板的最大挠度计算值0.791mm小于面板的最大允许挠度1.2mm,满足要求!

三、模板支撑方木的计算

方木按照三跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5*10*10/6=83.33cm3；

I=5*10*10*10/12=416.67cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=26*0.3*0.5+0.5*0.3=4.05kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN/m）：

q2=4*0.3=1.2kN/m；

2.强度验算

计算公式如下:

M=0.1ql2

均布荷载q1=1.2×4.05+1.4×1.2=6.54kN/m；q2=1.35×4.05+1.4×0.7×1.2=6.64kN/m

按q2取值。

最大弯矩M=0.1ql2=0.1*6.64*6002=239040N.mm；

方木最大应力计算值σ=M/W=239040/83333.33=2.87N/mm2；

方木的抗弯强度设计值[f]=13.000N/mm2；

方木的最大应力计算值为2.87N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3.抗剪验算

截面抗剪强度必须满足:

τ=3V/2bhn<[τ]

其中最大剪力:

V=0.6*6.64*0.9=3.586kN；

方木受剪应力计算值τ=3*3.586*103/（2*50*100）=1.076N/mm2；

方木抗剪强度设计值[τ]=1.4N/mm2；

方木的受剪应力计算值1.076N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.4N/mm2，满足要求!

4.挠度验算

计算公式如下:

ν=0.677ql4/（100EI）≤[ν]=l/250

均布荷载q=q1=4.05kN/m；

最大挠度计算值ν=0.677*4.05*6004/（100*9000*4166666.667）=0.095mm；

最大允许挠度[ν]=600/250=2.4mm；

方木的最大挠度计算值0.095mm小于方木的最大允许挠度2.4mm,满足要求!

四、托梁材料计算

托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

托梁采用：

钢管（单钢管）:

Ф48*3.5；

W=5.15cm3；

I=12.43cm4；

集中荷载取纵向板底支撑传递力，P＝（1.35*（26*0.5+0.5）+1.4*0.7*4）*0.9=19.931kN；

托梁计算简图

托梁计算弯矩图（kN.m）

托梁计算变形图（mm）

托梁计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.618kN穖；

最大跨中弯距：

Mmax＝0.333PL=0.333×19.93×0.9=5.973KN.m

强度：

σmax＝Mmax/W＝5.973×106/5.15×103＝4.69MPa≤[σ0]合格

最大变形Vmax=0.58mm；

最大支座力Qmax=12.655kN；

最大应力σ=618147.749/5080=121.683N/mm2；

托梁的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

托梁的最大应力计算值121.683N/mm2小于托梁的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

托梁的最大挠度为0.58mm小于900/150与10mm,满足要求!

五、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式:

σ=N/（φA）≤[f]

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=17935N；

φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

σ--------钢管立杆最大应力计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

L0----计算长度（m）；

按下式计算:

=1.185×1.1×（0.9+0.65×2）=2.868m

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.65m；

k--计算长度附加系数按照表1取值1.185；

--立杆计算长度系数，步距为0.6m、1.0m、1.2m、1.5m时，取1.1；步距为1.8m、2.0m时，取1.0；

Lo/i=2.868/15.8=180；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.220；

钢管立杆的最大应力计算值；σ=17935/（0.220×489）=167N/mm2≤[f]=205N/mm2，满足要求！

以上表参照《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》JGJ166-2016。

六、立杆的地基承载力计算

地基处理示意图

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

P=N/Ag≤ru*fa

地基承载力设计值:

ru*fa=ru*mf*fak=1.363*1*fak=1.363*fak

Ru——永久荷载和可变荷载分项系数加权平均值，当按永久荷载控制组合时，取1.363；当按可变荷载取值时，取1.254；

Mf——脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=17.935/0.28=64kpa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=17.935kN；

基础底面面积按45度角扩散，则：

A=（0.13+0.2+0.2）*（0.13+0.2+0.2）=0.28m2。

通过换填使地基承载力满足要求！