支架结构计算书.docx
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支架结构计算书
支架结构计算书---副本
现浇箱梁支架结构计算书
1工程概况
本标段共有现浇箱梁23联，包括预应力现浇箱梁及普通现浇箱梁，箱梁最宽为13.5米，计算跨径最小19米，最大65米。
下面以N249-262#典型现浇箱梁段施工为例，进行支架支撑体系搭设布置，典型现浇箱梁段包括：
3m-4m变截面段
2m—2.6m变截面段
1.8m等高段
1.6m等高段
2施工支撑架设计方案
原地面基础处理达到要求后，铺设400*15*15方木，上采用碗扣脚手架支撑体系。
底模板采用1.5cm竹胶板，下采用10*10cm方木及10*15cm方木组合体系，侧模采用定型钢模板，内箱采用碗扣支架、竹胶板及10*15cm方木组合。
2.1基础
支撑工字钢梁的临时钢管柱基础为C30混凝土冠梁，沿墩柱横轴线方向设置，冠梁长20m、宽1m、高1m，内部设置上下两层Φ12@15钢筋网片，顶部预埋法兰盘。
条基下填筑1.0m厚灰土，整平、碾压，要求承载力满足规范要求。
2.2脚手架
采用优质WDJ碗扣脚手架，钢管Φ48mm，壁厚3.5mm，搭设：
2—4m高度现浇梁采用在腹板及底板下横桥向间距分别为0.3m和0.6m，顺桥向间距为0.6m，步距为1.2m。
2m以下（包含2m）采用在腹板及底板下横桥向间距分别为0.6m和0.9m，顺桥向间距为0.6m，步距为1.2m。
2.3方木
在脚手架顶部设置两道方木，与脚手架顶托接触的方木横桥向立放，截面尺寸10×15cm，间距为0.6m。
竹胶板下为截面10×10cm，顺桥向立放，其间距在腹板、箱室分别为0.15m、0.3m。
木材的抗弯强度设计值为fm＝14N/mm2
抗剪强度设计值为fv＝1.3N/mm2
弹性模量为E＝9000N/mm2
2.4模板
模板分为底模、侧模和内模。
底模均采用长宽为1.22×2.44m，厚1.5cm的竹胶板和方木加固组合体系。
侧模采用定型钢模板，内模采用木模，配合脚手架支撑。
竹胶板：
面板的抗弯强度设计值为fm＝14N/mm2
抗剪强度设计值为fv＝1.4N/mm2
面板弹性模量为E＝6000N/mm2
3支架检算项目
根据设计的支撑结构体系，检算项目如下：
（1）底模板强度及刚度
（2）底模板下方木
（3）碗扣脚手架
（4）脚手架
（5）地基承载力
4荷载取值
4.1混凝土梁及模板
4.1.1变截面（梁高2～4m）现浇箱梁段（取4m高度进行最不利荷载计算计算）
①腹板下
支点：
Q腹=25×4+1.5=101.5KN/m2
②箱室下
最厚处：
Q箱室=25×0.62+1.5=17KN/m2
③翼缘板下
最厚处：
Q翼=25×0.587+1.5=16.2KN/m2
4.2方木自重
根据《木结构设计规范》，方木自重荷载为7.5KN/m3。
横向15×10cm方木线荷载取值为：
q木=7.5×0.15×0.1=0.105KN/m
纵向10×10cm方木线荷载取值为：
q木=7.5×0.1×0.1=0.075KN/m
4.3脚手架及附件自重
脚手架（Φ48mm，壁厚3.5mm）为q=8.0KN/m2
4.4可变荷载
①施工人员荷载
Q施=1.0KN/m2
②混凝土振捣荷载
Q振捣=1.0KN/m2
5模板、方木及脚手架结构计算
对底模板、方木、脚手架等分别进行计算。
5.1底模板（仅取值梁高4m进行最不利荷载计算）
（1）计算模型
对不同高度腹板、底板的底模板分别进行计算。
将模板及其下方木（15mm厚竹胶板）简化为三跨等跨连续梁，计算荷载宽度1.0m，跨度分别为0.15m、0.3m，翼缘板处为定型钢模板，不参与此处验算。
（翼缘板采用定型钢模板，不参与验算）
（2）计算荷载值
恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4，模板截面宽度b取1.0m。
按腹板、箱室处最不利条件下计算荷载值。
①腹板下（取梁高4m计算）
q恒载=Q腹×1.0×1.2=121.8KN/m
q活载=（1+1）×1.0×1.4=2.8KN/m
②箱室下（取最厚处0.42m计算）
q恒载=Q箱室×1.0×1.2=20.4KN/m
q活载=（1+1）×1.0×1.4=2.8KN/m
（3）计算过程及结果
根据《木结构设计规范》（GB5005-2003）及《建筑施工计算手册》2001标准要求，取最不利条件下，分别计算腹板、箱室模板的弯曲强度、剪应力和挠度。
计算公式：
最大弯矩M=-0.1q恒载l2-0.177q活载l2
最大剪力V=-0.6q恒载l-0.617q活载l
截面抵抗距W=bh2/6
截面惯性距I=bh3/12
弯曲强度σ=M/W
抗剪强度τ=3V/2bh
挠度ω=0.677q恒载l4/100EI+0.99q活载l4/100EI
（根据JGJ130-2011，刚度验算时采用荷载短期效应组合，取荷载标准值计算，不乘分项系数，故公式中以Q代替q计算。
E取值6000MPa）
具体计算结果见表5.1-1。
表5.1-1底模板计算结果
计算部位
厚度（m）
跨度l（m）
弯曲强度σ（MPa）
抗剪强度
τ（MPa）
挠度（mm）ω
腹板下
4
0.15
7.97
0.34
0.26
箱室下
0.42
0.3
6.22
0.13
0.8
根据计算结果，最大弯曲强度<13MPa，最大抗剪强度<1.4MPa，最大变形小于允许挠度l/400。
因此，模板的强度及刚度均满足要求。
5.2方木（仅取值梁高4m进行最不利荷载计算）
（1）底模下纵梁（10cm×10cm）
①计算模型
底模下纵梁方木顺桥向放置，截面尺寸10cm×10cm，方木间距在腹板、箱室下分别为0.15m、0.3m，采用三跨等跨连续梁模型计算。
（翼缘板采用定型钢模板，不参与验算）
②计算荷载值
恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4。
按腹板、箱室最不利条件下计算荷载值。
荷载宽度取值：
腹板下取0.15m，箱室下取0.3m。
a腹板下（取梁高4m计算）
q恒载=Q腹×0.15×1.2=18.27KN/m
q活载=（1+1）×0.15×1.4=0.42KN/m
b箱室下（取最厚处0.42m计算）
q恒载=Q箱室×0.3×1.2=6.12KN/m
q活载=（1+1）×0.3×1.4=0.84KN/m
③计算结果
根据《木结构设计规范》（GB5005-2003）及《建筑施工计算手册》2001标准要求，取最不利条件下，分别计算腹板、箱室模板的弯曲强度、剪应力和挠度。
计算公式同上，E取值9000MPa，计算结果如表5.2-1。
表5.2-1底模下纵梁方木计算结果
计算部位
厚度（m）
跨度l（m）
弯曲强度σ（MPa）
抗剪强度τ（MPa）
挠度（mm）ω
腹板下
4
0.6
7.39
0.18
0.39
箱室下
0.42
0.6
2.96
0.068
0.15
根据计算结果，最大弯曲强度<13MPa，最大抗剪强度<1.4MPa，最大变形小于允许挠度l/400，因此，纵梁方木的强度及刚度均满足要求。
（2）底模下横梁（10cm×15cm）
①计算模型
底模下横梁方木横桥向放置在立杆顶托，截面尺寸10cm×15cm。
方木间距在腹板、箱室及翼缘板均为0.6m，采用三跨等跨连续梁模型计算。
②计算荷载值
恒载安全系数取1.2，活载安全系数取1.4。
按腹板、箱室及翼缘板处最不利条件下计算荷载值。
荷载宽度取值0.6m。
a腹板下（取梁高4m计算）
q恒载=Q腹×0.6×1.2=73.08KN/m
q恒载=（1+1）×0.6×1.4=1.68KN/m
b箱室下（取最厚处0.65m计算）
q恒载=Q箱室×0.6×1.2=12.24KN/m
q恒载=（1+1）×0.6×1.4=1.68KN/m
c翼缘板（取最厚处0.4m计算）；方木上直接安装定型钢模板。
q恒载=Q翼缘板×0.6×1.2=11.664KN/m
q恒载=（1+1）×0.6×1.4=1.68KN/m
③计算过程及结果
根据《木结构设计规范》（GB5005-2003）及《建筑施工计算手册》2001标准要求，取最不利条件下，分别计算腹板、箱室及翼缘板处模板的弯曲强度、抗剪强度和挠度。
计算公式同上，E取值9000MPa，计算结果如表5.2-2。
表5.2-2底模下横梁方木计算结果
计算部位
厚度（m）
跨度L（m）
弯曲强度σ（MPa）
抗剪强度τ（MPa）
挠度（mm）ω
容许值
L/400（mm）
腹板下
4
0.3
1.64
0.18
0.015
1.125
箱室下
0.62
0.6
2.6
0.13
0.09
2.25
翼缘板下
0.587
0.6
2.4
0.14
0.13
2.25
根据计算结果，最大弯曲强度<13MPa，最大抗剪强度<1.4MPa，最大变形小于允许挠度L/400，因此，横梁方木的强度及刚度均满足要求。
5.3碗扣脚手架
在进行碗扣脚手架结构计算时，脚手架的立杆、横斜杆组成的节点视为铰接。
所有杆件长细比λ=l0/i≦230，当脚手架不挂密目网时，可不进行风荷载计算。
碗扣脚手架的计算内容主要包括单肢立杆承载力、横杆承载力、挠度及碗扣节点承载力验算。
5.3.1立杆承载力计算
碗扣支架立杆布置，纵桥向间距均为0.6m，横桥向暗横梁3.3m、腹板下3.3m及渐变段为0.3m，腹板下2.4m及暗横梁2.4m处为0.6m，箱室及挑檐下为0.9m。
单肢立杆轴向力计算公式
N=1.2（Q1+Q2）+1.4（Q3+Q4）LXLY
LX、LY---单肢立杆纵向及横向间距（m）
Q1---模板支撑架的自重标准值，模板自重取1.5KN/m2，支撑架自重取8.0KN/m2，包括立杆、横杆、脚手板等。
Q2---新浇筑混凝土自重（包括钢筋）标准值，取25KN/m3
Q3---振捣混凝土时产生的荷载标准值，取1KN/m2
Q4---施工人员及设备荷载标准值，取1KN/m2
按照单肢立杆轴向力计算，结果如表5.3-1
表5.3-1单肢立杆轴向力表
计算部位
梁高（m）
Q1
Q2
Q3
Q4
LX（m）
LY（m）
立杆轴向力（KN）
（KN）
（KN）
（KN/m2）
（KN/m2）
暗横梁及腹板下
2～4M段（取4m）
1.71
18
1
1
0.3
0.6
24.156
暗横梁及腹板下
1.6～2m段（取2m高度）
3.42
18
1
1
0.6
0.6
26.712
箱室下（最厚处）
0.42
5.13
5.67
1
1
0.6
0.9
14.472
翼缘板下（最厚处）
0.587
5.13
7.924
1
1
0.6
0.9
17.1768
按照较大步距1.2m计算，回转半径1.58cm，长细比λ=l0/i=76≦230，满足要求。
单肢立杆稳定性按照下式计算
N≦φAf
φ---轴心受压杆件稳定性系数，根据长细比，通过查表的0.744
A---立杆横截面面积，4.89cm2
f---钢材强度设计值，205MPa
φAf=0.744×4.89×10-4×205×103
=74.582KN>N（取N最大值37.512KN），满足承载力要求。
6基础承载力检算
6.1碗扣支架下地基承载力检算
现状京津塘高速路面为沥青路面，金钟河老桥下为混凝土路面，原地面处理仅为承台回填及金钟河老桥下部分点位，取最不利条件下验算地基承载力，由5.3.1知，选取暗盖梁及腹板4m处单肢立杆轴向力N检算。
承台及路面处理采用1.0m厚5%的灰土分层碾压，整平、压实。
地基承载力特征值的确定：
［σ］＝KC•fgK=0.32MPa
KC—脚手架地基承载力系数，取0.4
fgK—地基承载力标准值，灰土取0.8MPa
支架下托垫400×10×15cm方木，支架纵横间距为0.6×0.3m，每根方木上最多立13根立杆，则支架作用于方木的总作用力P
P=13×N=13×24.156=314.028KN
按45°刚性角度考虑，地基的受力面积A
A=（4+0.1×tg45°）×（0.15+0.1×tg45°）=1.025m2
σ=N/A=314.028/1.025=306.4KPa<［σ］=320KPa
由此，地基承载力满足要求。
7结论
（1）模板为15mm厚竹胶板，其下纵梁为10×10cm方木，方木间距在腹板下为0.15m、箱室为0.3m，横梁为10×15cm方木，方木间距为0.6m。
（2）碗扣支架为Φ48mm，壁厚3.5mm，纵向间距为0.6m，横桥向在暗横梁（2—4m）、腹板下（2—4mm）及渐变段处间距为0.3m，腹板下（1.6—2m）及暗横梁（1.6—2m）处间距为0.6m，箱室及挑檐下间距为0.9m。
（3）地基处理利用原京津塘高速路面，下托垫400×10×15cm方木，承台、金钟河桥下部分软弱层等，底层换填拆房土，顶部采用1m厚度5%的灰土分层碾压，整平、压实，并设置好排水沟，确保排水通畅。
经过验算，各项指标均满足要求。
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