满堂支架验算.docx

满堂支架验算.docx

《满堂支架验算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《满堂支架验算.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

满堂支架验算

现浇箱梁支架设计验算

1、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求

现浇箱梁支架采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。

立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设15×15cm方木；纵向方木上设10×10cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。

模板宜用厚1.8cm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。

支架纵横均按图示设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每2.0m设一道，纵桥向斜撑沿横桥向共设4～5道。

立杆的纵、横向间距及横杆步距等搭设要求如下：

采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×120cm和60cm×90cm×120cm两种布置形式的支架结构体系，其中：

墩旁两侧各4.0m范围内的支架采用60cm×60cm×120cm的布置形式；除墩旁两侧各4m之外的其余范围内的支架采用60cm×90cm×120cm的布置形式。

扣件式钢管满堂支架及工字钢平台支架体系构造图见附图

（一）～

（二）。

2、现浇箱梁支架验算

该现浇连续梁为单箱单室，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。

㈠、荷载计算

1、荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。

⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。

⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。

⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。

⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。

⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。

⑺q7——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：

满堂钢管支架自重

立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距

支架自重q7的计算值（kPa）

60cm×60cm×120cm

2.94

60cm×90cm×120cm

2.21

2、荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

模板结构名称

荷载组合

强度计算

刚度检算

底模及支架系统计算

⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺

⑴＋⑵＋⑺

侧模计算

⑸＋⑹

⑸

3、荷载计算

（1）、箱梁自重——q1计算

根据结构特点，现取4个特殊截面进行验算

1A-A截面处q1计算：

根据横断面图，则：

q1＝

=

＝

取1.2的安全系数，则q1＝25.67×1.2＝30.8kPa

注：

B——箱梁底宽，取5.5m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

2B-B截面处q1计算：

根据横断面图，则：

q1＝

=

＝

取1.2的安全系数，则q1＝18.44×1.2＝22.1kPa

注：

B——箱梁底宽，取5.5m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

3C-C截面处q1计算：

根据横断面图，则：

q1＝

=

＝

取1.2的安全系数，则q1＝33.56×1.2＝40.3kPa

注：

B——箱梁底宽，取5.5m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

4D-D截面处q1计算：

根据横断面图，则：

q1＝

=

＝

取1.2的安全系数，则q1＝35.93×1.2＝43.1kPa

注：

B——箱梁底宽，取5.5m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

（2）、新浇混凝土对侧模的压力——q5计算

因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=28℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

q5=

K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2

当V/T=1.2/28=0.043＞0.035

h=1.5+3.8V/T=1.68m

q5=

㈡、结构检算

1、扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算

碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。

本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也适用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。

1A-A截面处

在桥墩旁两侧各4m范围内，钢管扣件式支架体系采用60×60×120cm的布置结构，如图：

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］＝30kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5）。

1立杆实际承受的荷载为：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力

ΣNQK—施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×30.8=11.088KN

NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN

ΣNQK=0.6×0.6×（q3+q4+q7）=0.36×（2.5+2.0+2.94）=2.679KN

故：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（11.088+0.36）+0.85×1.4×2.679=16.93KN＜［N］＝30KN，强度满足要求。

②、立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1.2m。

于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.744。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距1.2m，

故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.095KN

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得W=5.08

则，N/ΦA+MW/W＝16.93*103/（0.744*489）+0.095*106/（5.08*103）

＝65.24KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

（2）B-B截面处

跨中4m～16m范围内，钢管扣件式支架体系采用60×90×120cm的布置结构，如图。

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］＝30kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5）。

立杆实际承受的荷载为：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力

ΣNQK—施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×22.1=11.934KN

NG2K=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN

ΣNQK=0.6×0.9×（q3+q4+q7）=0.54×（2.5+2.0+2.21）=3.624KN

则：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（11.934+0.54）+0.85×1.4×3.624=19.28KN＜［N］＝30KN，强度满足要求。

②、立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1.2m。

于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.744。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

La—立杆纵距0.9m；

h—立杆步距1.2

故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.85×1.4×0.927×0.9×1.22/10=0.143KN

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得W=5.08

则，N/ΦA+MW/W＝19.28*103/（0.744*489）+0.143*106/（5.08*103）

＝81.143KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

（3）C-C截面处

在桥墩旁两侧各4m范围内，钢管扣件式支架体系采用60×60×120cm的布置结构，如图：

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］＝30kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5）。

2立杆实际承受的荷载为：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力

ΣNQK—施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×40.3=14.508KN

NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN

ΣNQK=0.6×0.6×（q3+q4+q7）=0.36×（2.5+2.0+2.94）=2.679KN

故：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（14.508+0.36）+0.85×1.4×2.679=21.03KN＜［N］＝30KN，强度满足要求。

②、立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1.2m。

于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.744。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距1.2m，

故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.095KN

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得W=5.08

则，N/ΦA+MW/W＝21.03*103/（0.744*489）+0.095*106/（5.08*103）

＝76.5KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

（4）D-D截面处

在桥墩旁两侧各4m范围内，钢管扣件式支架体系采用60×60×120cm的布置结构，如图：

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］＝30kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5）。

3立杆实际承受的荷载为：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力

ΣNQK—施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×43.1=15.516KN

NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN

ΣNQK=0.6×0.6×（q3+q4+q7）=0.36×（2.5+2.0+2.94）=2.679KN

故：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（15.516+0.36）+0.85×1.4×2.679=22.24KN＜［N］＝30KN，强度满足要求。

②、立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1.2m。

于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.744。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距1.2m，

故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.095KN

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得W=5.08

则，N/ΦA+MW/W＝22.24*103/（0.744*489）+0.095*106/（5.08*103）

＝79.83KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

2、满堂支架整体抗倾覆

依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。

K0=稳定力矩/倾覆力矩=y*Ni/ΣMw

采用跨度4-20m验算支架抗倾覆能力：

主桥宽度16m，长20m采用60×90×120cm跨中支架来验算全桥：

支架横向34排；（16m+2×1.5m=19m）

支架纵向24排；

高度14m；

顶托TC60共需要24*34=816个；

立杆需要24*34*14=11424m;

纵向横杆需要34*12/1.2*38=12920m；

横向横杆需要24*12/1.2*13.5=3240m；

故：

钢管总重（11424+12920+3240）*3.84=105.9t;（,48×3.5钢管自重：

38.4N/m）

顶托TC60总重为：

816*7.2=5.9t；

故Ni=105.9*9.8+5.9*9.8=1095.6KN；

稳定力矩=y*Ni=13.5/2*1095.6=7395.3KN.m

依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

跨中20m共受力为：

q=0.927*12*20=222.5KN；

倾覆力矩=q*12/2=222.5*6=1335KN.m

K0=稳定力矩/倾覆力矩=7395.3/1335=5.54>1.3

计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求

3、箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L＝90cm进行受力计算,在墩顶横梁截面处按L＝60cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。

如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

1A-A截面处

按截面处2.5m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。

①方木间距计算

q＝（q1+q2+q3+q4）×B＝（30.8+1.0+2.5+2）×2.5=90.75kN/m

M＝（1/8）qL2=（1/8）×90.75×0.62＝4.1kN·m

W=（bh2）/6=（0.1×0.12）/6=0.000167m3

则：

n=M/（W×［δw］）=4.1/（0.000167×11000×0.9）=2.5（取整数n＝3根）

d＝B/（n-1）=2.5/2=1.25m

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于1.25m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.25m，则n＝2.5/0.25＝10。

②每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×0.13）/12=8.33×10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=（5/384）×［（qL4）/（EI）］=（5/384）×［（195.5×0.64）/（9×106×10×8.33×10-6×0.9）］

=4.89×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m（挠度满足要求）

③每根方木抗剪计算

δτ＝（1/2）（qL）/（nA）=（1/2）×（195.5×0.6）/（10×0.1×0.1×0.9）=0.652MPa＜［δτ］=1.7MPa

符合要求。

2B-B截面处

B-B截面处按12.0m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝90cm进行验算。

①方木间距计算

q＝（q1+q2+q3+q4）×B＝（22.1+1.0+2.5+2）×12=331.2kN/m

M＝（1/8）qL2=（1/8）×331.2×0.92＝33.5kN·m

W=（bh2）/6=（0.1×0.12）/6=0.000167m3

则：

n=M/（W×［δw］）=33.5/（0.000167×11000×0.9）=20.3（取整数n＝21根）

d＝B/（n-1）=12/21=0.57m

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于0.57m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.2m，则n＝12/0.2＝60。

②每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×0.13）/12=8.33×10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=（5/384）×［（qL4）/（EI）］=（5/384）×［（663.6×0.94）/（70×9×106×8.33×10-6×0.9）］

=1.200×10-3m＜l/400=0.9/400=2.25×10-3m（挠度满足要求）

③每根方木抗剪计算

δτ＝（1/2）（qL）/（nA）=（1/2）×（663.6×0.9）/（70×0.1×0.1×0.9）=0.474MPa＜［δτ］=1.7MPa

符合要求。

4、扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算

本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用15×15cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L＝90cm（横向间隔l＝60cm布置）进行验算，在墩顶横梁部位按L＝60cm（横向间隔l＝60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在桥墩旁两侧4.0m范围内均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按0.3m布设，如下图布置，将方木简化为如图的简支结构（偏于安全）。

木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

⑴B-B截面处

①方木抗弯计算

p=lq/n＝l（q1+q2+q3+q4）×B/n＝0.6×（22.1+1.0+2.5+2）×12/60=3.312kN

Mmax＝（a1+a2）p＝（0.45+0.15）×3.312=1.99kN·m

W=（bh2）/6=（0.15×0.152）/6=5.6×10-4m3

δ=Mmax/W=1.99/（5.6×10-4）=3.55MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

②方木抗剪计算

Vmax=3p/2=（3×3.312）/2=4.968kN

δτ＝（3/2）Vmax/A=（3/2）×4.968/（0.15×0.15）=0.3312MPa＜［δτ］×0.9=1.7×0.9=1.53MPa

符合要求。

③每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.15×0.153）/12=4.2×10-5m4

则方木最大挠度：

fmax=

=1.549×10-3＜0.9×L/400=0.9×0.9/400m=2.025×