高边坡锚索脚手架计算书Word文档下载推荐.docx

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1.计算参数

（1）脚手架参数：

脚手架搭设高度为9m，立杆采用单立杆；

采用的钢管类型为Φ48×

3.5，为增加安全系数，计算时重量按Φ48×

3.5取值。

计算立杆强度及稳定性时按最大荷载发生位置取中间立杆计算。

（2）搭设几何尺寸：

立杆的横距为1.5m，立杆的纵距为1.5m，随边坡坡面布置。

大小横杆的步距为1.5m；

小横杆上不搭大横杆；

小横杆每边伸出立杆尺寸按0.15米计算。

（3）横杆与立杆连接方式为单扣件；

取扣件抗滑承载力系数为1.00；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:

2.000kN/m2；

脚手架用途锚索钻孔及锚索注浆；

同时施水平按2孔计算，，上下1孔，间距3米；

3.风荷载参数

本工程地处贵州省盘州市，按《建筑结构荷载规范》，基本风压0.35kN/m2；

风压高度变化系数μz，按B类（城市郊区），取1；

风荷载体型系数μs按密目安全网封闭，背靠山体，计算取值为1.3。

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011取值:

0.1823（kN/m）。

竹跳板自重标准值按木脚手板（KN/m2）:

0.35；

栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.150；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；

脚手板铺设总层数:

1层；

5.地基参数

本工程按实际情况，脚手架搭设位置为已按设计图纸开挖好的边坡坪，立杆下脚采用木板垫板，为保证稳定性，每根立杆下部均采用Φ25螺纹钢筋作为连壁锚筋，L=1.0m，入边坡0.7m，与立管焊接。

4、施工荷载按照纵向350m，高程方向9m，脚手架范围铺设1层竹跳板，同时作业1层，每层布置4台钻机，连续5跨内布置1台钻机作业，最多布置8台钻机进行考虑，单台钻机主机重0.85t，施工人员3人，重255kg，施工荷载计算：

QK=（850+255）/（1.2×

1.2）=0.77KN/m2

5、施工脚手架设计尺寸

施工脚手架采用钢管扣件综合爬坡脚手架体系，脚手架间排距结合坡面锚杆布置形式以及结构稳定性进行布置，采用满堂架搭设，其立杆横距Lb=1.2m,横杆间距L=1.2m,立杆纵距La=1.2m,横杆步距h=1.50m,最大搭设高度9m,

7、地面设横向、纵向扫地杆，贴坡面亦设置扫地杆,扫地杆均离地面（坡面30cm）;

并布置必要的斜撑，横向支撑与剪刀撑进行加固，沿纵向每4跨设置一道纵向剪刀撑，剪刀撑沿高度方向连续设置；

横向每2跨设置一道横向剪刀撑，剪刀撑沿高程方向连续设置，以确保脚手架整体稳定。

3、设计计算

q=（1.2Qp+1.4Qk）×

L

q—作用于横向水平杆的线荷载设计值

Qp—脚手架自重，0.35KN/m2

Qk—施工均布荷载标准值，0.77KN/m2，

qk=（Qp+Qk）×

L

qk—作用于水平杆的线荷载标准值

L—小横杆间距，1.2m（计算时取最大值）

Lb—立杆横距，1.2m（计算时取最大值）

h—横杆步距，1.5m

F—由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值

Fk—由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值

4、锚索施工脚手架

1.大横杆（垂直于边坡方向）计算:

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）及现场实际情况，大横杆（操作平台斜杆）按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

大横杆在小横杆的上面。

将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

计算单元简图如下：

（1）均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:

P1=0.1823kN/m；

竹跳板及安全网自重标准值:

P2=（0.35+0.005）×

1.2=0.426kN/m；

静荷载的设计值:

q1=

活荷载标准值:

Q=2×

1.2=2.4kN/m；

活荷载的设计值:

q2=

；

上述计算荷载按一跨立柱所受荷载取值，所以

q=（q1+q2）/2=2.045KN/m

（2）强度验算

根据《建筑结构静力计算手册》

跨中最大弯距计算公式如下:

M1=M3=0.08ql2=0.38kN·

m

M2=0.025ql2=0.10kN·

支座最大弯距计算公式如下:

MB=MC=0.1ql2=0.40kN·

m；

M=max（M1,M2,M,MB,MC）=0.40kN·

σ=M/w=0.40×

106/5080=78.74N/mm2≦[f]=205N/mm2；

满足要求

（3）挠度验算:

操作平台斜杆在垂直边坡的只占据两跨的位置，跨度最大，沿斜面距离为1.39米，最大挠度考虑为两跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

计算公式如下：

νmax=

其中：

静荷载标准值:

2.045kN·

最大挠度计算值为：

ν=0.521×

2.045×

13904/（100×

2.06×

105×

121900）=1.584mm；

在采用钻机锚索钻孔施工时，考虑钻机自重较大，纵向横杆与立杆处的弯矩较大，钻机就位前，对其钻机部位脚手架进行局部加固，在确保安全可靠的情况下再进行钻机就位，加固方式主要采用在大横杆中间加斜撑以提高大横杆的抗弯强度，斜撑结合岩面系统锚杆进行设置。

2.小横杆（平行于边坡方向）的计算（按3跨连续梁计算）

自重标准值:

q=2.045KN/m

（2）强度及挠度验算

根据《建筑结构静力计算手册》,得

M1=M3=0.08ql2=0.24kN·

M2=0.025ql2=0.074kN·

MB=MC=0.1ql2=0.295kN·

M=max（M1,M2,M,MB,MC）=0.295kN·

σ=M/w=0.295×

106/5080=58.07N/mm2≦[f]=205N/mm2；

3.扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的单扣件承载力取值为8.00kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5）:

R≦Rc,其中

Rc--扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

P1=0.1823×

1.2=0.22kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.1823×

脚手板的自重标准值:

P3=0.355×

1.2=0.511kN；

Q=2×

1.2=2.88kN；

荷载的设计值:

R=1.2×

（0.22+0.22+0.511）+1.4×

2.88=5.17kN；

R<

8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

4.立杆稳定性计算（按照20m建筑高度进行计算）

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载。

静荷载标准值包括以下内容：

（1）每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1823kN/m

NG1=0.1823×

9=1.64kN；

（2）脚手板的自重标准值；

采用竹跳板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×

1.2=0.504kN；

（3）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG3=0.005×

9=0.054kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3=2.198kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，取中排立杆计算，活荷载标准值为：

NQ=2×

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为:

N=1.2NG+0.85×

1.4NQ=1.2×

2.198+0.85×

1.4×

2.88=6.065kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为：

N'

=1.2NG+1.4NQ=1.2×

2.198+1.4×

2.88=6.670kN；

（1）施工荷载作用下，单根立杆的最大轴向力设计值NQ=[2.88+2.198]=5.078KN

（2）按实际计算脚手架立杆承载的自重。

每米钢管重量=（D-S）×

S×

0.02466=0.038KN/m

大横杆（垂直于边坡方向）：

6×

0.038KN/m=0.27KN

小横杆（平行于边坡方向）：

12×

0.038KN/m=0.55KN

操作平台斜杆：

3×

1.39×

0.038KN/m=0.16KN

立杆：

4×

9×

0.038KN/m=1.37KN

扣件：

（7×

2+11）×

0.015KN=0.36KN

剪刀撑：

（10.27×

2/4）×

0.038KN/m=0.120KN

脚手架自重作用下单根立杆产生的轴向标准值为:

NG=（0.27+0.55+0.16+1.37+0.36+0.20）=2.91KN

（3）风荷载

①计算Wk风荷载标准值：

Wk=0.7μs·

μz·

W0

式中0.7——折减系数（临时性，最多按5年考虑，一般3年）

W0——基本风压；

查《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，盘县地区：

W0=0.35KN/m2（50年一遇）

Μ·

——体型系数，μs=1.0Φ

Φ——脚手架挡风系数；

取Φ=0.089查《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

μz—风压高度变化系数（《建筑结构荷载》GB50009-2012）;

取μz=1.67

W0=0.7×

1.0×

0.089×

1.67×

0.35=0.036KN/m2

（4）立杆荷载计算

①不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×

2.91+1.4×

5.078=10.60KN

②考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG+0.85×

1.4NQ=1.2×

2.91+0.85×

5.094=9.55KN

③计算风荷载标准值的弯矩

MW=0.85×

1.4MWK=0.85×

1.4ωklah2/10

=0.85×

0.036×

1.5/10=0.056KN·

（4）立杆稳定性计算

①不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

N为立杆的轴向压力设计值：

N=10.60KN

计算长度附加系数参考JGJ130-2011查表得到：

φ=0.186

立杆截面面积：

A=4.89m2

立杆的截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3

钢管立柱抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2

σ=10600/（0.186×

508）=112.18/mm2<

205N/mm2

满足要求！

②考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式

立杆的轴向压力设计值：

N=9.55KN

σ=9550/（0.186×

489）+162000/5080=108.18N/mm2<

由于脚手架为边坡深浅层支护的主要载体，安全问题尤为重要，为了施工期间的安全，脚手架设计过程中采取以下加强脚手架整体稳定性，具体如下：

（1）沿纵向每4跨设置一道纵向剪刀撑，剪刀撑沿高度方向连续设置；

每2跨设置一道横向剪刀撑，剪刀撑沿高程方向连续设置，以确保脚手架整体稳定。

（2）沿脚手架全高采用柔性拉锚系统分段向上斜拉，斜拉方向上倾45度，柔性钢绳拉锚系统按照5.4m×

5.6m间距进行布置。

同时，每级马道临边设置一排地锚插筋与脚手架水平小横杆连接牢固，地锚间距按照2.8m间距进行设置。

通过以上局部加固，以起到分段卸载和防止脚手架在钻机冲击反力作用下向外倾翻，确保高脚手架整体安全稳定

1.脚手架与结构的连接计算（连壁杆计算）

连壁杆件稳定计算分析条件，按照力的平衡原理，及插筋锚固力（Nak）大于等于连壁杆外荷载作用下的轴向力（N1）时，则脚手架不会发生向外倾翻现象，故可知：

N1=N1W+N0≤Nak

式中：

Nak---单根锚筋锚固设计值

（1）关于施工荷载（包含风荷载）作用下连壁插筋轴向作用力计算风荷载作用下连壁杆产生的轴向力N1W计算：

连壁杆轴向力设计值计算公式：

N1=N1W+N0

N1——连壁杆轴向力设计值（KN）

N1W——风荷载产生的连壁杆轴向力设计值：

N1W=1.4×

Wk×

AW（AW—每个连壁杆负责的面积）

N0——连壁杆约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（KN）

①计算W·

风荷载标准值：

μs——体型系数，μs=1.0Φ

近视取Φ=0.089

μz——风压高度变化系数（《建筑结构荷载》GB50009-2012）;

2.4×

2.4=0.36KN/m2

②计算每个连壁杆负责的面积A0

AW——连壁杆插筋水平间距乘以垂直间距

Aw=2h×

2L=2×

2×

1.2=5.76m2

③单个连壁杆风荷载产生的轴向力

Aw=1.4×

0.36×

5.76=2.90KN

（2）外荷载作用下连壁杆产生的轴向力N0计算

施工荷载按照作业平台连续5跨全高20m范围内布置（两层作业平台，每层作业平台2台钻机）4台钻机同时作业进行设计计算（钻机动力头最大给进力30KN）,同时作业所产生的总体水平力ΣN施工=30×

4=120KN。

风荷载产生的单根连壁杆的轴向力N1W=2.90KN

四台钻机施工平面内（连续5跨全高20m范围作业平台内）连壁插筋数量：

n=（20×

5）÷

（2×

1.2）+1=17根（连壁杆布置按照2步2跨（2h×

2L）及单个插筋水平轴向力。

钻机自重：

G=0.85tΣG=0.85×

4=3.4t=34KN

钻机自重在单根连壁杆插筋轴向的分力为:

G1=ΣG·

cos45°

÷

17=34×

17=1.57KN

N0=ΣN施工÷

17=120÷

17=7.06KN

（3）作用在连壁杆上的轴向力N1计算

（考虑了10年一遇地区风荷载，以1.2：

1边坡进行验算）

2.关于单根插筋锚固力设计值的计算。

（1）按锚固杆表面与周围岩体间的粘结强度计算，所得到的锚杆轴向拉力标准值为Nak=laξ1πD·

frb

la——锚固端长度,设为la=1.5m

D——锚固体直径,取0.025m

frb——岩层与锚固体粘结强度特征值，按Ⅳ2类岩石取120kpa,（适用于注浆强度M30）（GB50330-2013）

ξ1——工作条件系数，取0.75

则:

Nak=laξ1πD·

frb=1.5×

0.75×

3.14×

0.025×

120=10.6KN

（2）按锚筋与锚固砂浆间的粘结力计算，确定的锚杆轴向拉力标准值为Nak=laξ2nπdfb/γ0式中：

la——锚固端长度设为la=1.5m

d——锚索直径，0.025m

fb——钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，按M30水泥砂浆强度等级取值1.95Mpa（GB50330-2013）

n——插筋数量，n=1

ξ2——工作条件系数，取0.60

γ0——重要性系数，取4.0

Nak=laξ2nπdfb/γ0=1.5×

0.6×

1×

1.95/4=34.44KN

从偏于安全考虑，按上述计算值取最小值，即锚固长度取1.5m,直径φ25插筋，岩石条件Ⅳ类岩石考虑，单根插筋锚固力计算值取Nak=10.60KN。

经上述计算：

N1=5.50KN≤Nak=10.6KN故，可知（连壁杆插筋布置按2步2跨），岩石类型Ⅳ类时，搭设插筋锚固长度1.5m,满足安全稳定要求。

同理（计算方法同前），根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）岩石与锚固体粘结强度特征值（适用于注浆强度M30）,通过计算各种岩石条件下，脚手架连壁插筋锚固长度分别如下：

表中插筋入岩深度按照规范要求取最小值进行设计，表中数据适用于注浆强度等级为M30）

综上，经过对锚索支护施工脚手架、小横杆、大横杆、立杆的抗压、抗弯以及防倾翻计算分析，该脚手架处于稳定状态，满足稳定要求。