x脚手架计算.docx

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x脚手架计算

各项计算参数

一、现浇箱梁支架计算

1.1箱梁简介

主梁采用等高度、单箱双室箱形截面，梁长65.4m，梁高2.5m，在端部梁底局部加高至3.0m，箱梁底宽7.6m在端部加宽至8.3m；箱梁顶宽10.3m。

梁体顶板厚30cm，底板厚30cm；中腹板厚30cm，至梁端加厚至50cm：

边腹板厚35cm，至端部附近加厚至120cm。

梁端设置厚300cm的横梁，相应吊杆位置设置横隔墙，隔墙厚30cm。

箱梁拱座为满足拱肋嵌固要求横向宽度采用1.15m。

考虑今后养护维修需要，端横隔墙设置1.0*2.0m的进人洞，中横隔墙设置1.2*2.0m的进人洞。

为减少箱梁内、外温差，每道腹板均设置φ10cm的通风孔。

梁体纵、横向预应力钢束采用标准抗拉强度fpk=1860Mpa的高强度低松弛钢绞线。

预应力管道采用金属波纹管成孔。

拱座竖向预应力钢束采用抗拉强度标准fpk=830Mpa的预应力混凝土用螺纹钢筋，直径32cm,φ45cm的铁皮套管成孔。

表1.1预应力箱梁结构表

箱梁

结构断面

桥面标准宽度（m）

梁高（m）

翼缘板悬臂长（m）

顶板厚（m）

底板厚（m）

腹板厚

（m）

标准段

单箱两室

10.3

2.5

1.3

0.3

0.3

0.3-0.35

1.2结构设计

2.1混凝土设计参数按《桥规》执行。

2.2梁体竖向挠度的计算采用中一活载，其竖向挠度值不大于计算跨度的1/800。

1/4跨度处，由列车竖向静活载所产生的上下挠度（绝对值）之和，不宜大于计算跨度的1/800。

2.3在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下，梁体的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4000。

2.4横向自振率应满足《铁路桥涵设计基本规范》第5.1.3条的要求，即大于55l-0.8=1.97HZ，式中；l为简支梁跨度（m）。

2.5拱肋按钢筋混凝土构件验算。

稳定性计算按照《铁路桥涵设计基本规范》执行。

2.6吊杆的强度安全系数应不小于3.5，应力幅不大于150MPa。

2.7主梁纵向、横向预应力筋采用钢绞线，采用自锚式拉丝体系锚固，夹片式锚具，预应力损失按如下参数计算；

1、采用金属波纹管成孔，钢束与管道壁之间的摩擦系数u=0.23，管道偏差系数K取0.0025。

2、锚具的锚口摩阻系数损失与锚下喇叭口摩阻损失之和按锚下控制应力的6%计算。

3、锚具回缩量每端取6mm，计入反向摩阻作用。

4、其它预应力损失按《桥规》有关条文计算。

5、施工时应按第1、2项实测结果调整张拉力。

图1.1桥梁上部结构图

1.3地基处理

台阶采用C30钢筋混凝土作为支架，台阶尺寸60*60cm，混凝土厚度40cm,每60cm设置一道，台阶具体数量结合现场实际而定。

1.4支架布置

整联箱梁采用落地式碗扣满堂支架，因本项目箱梁大多为单箱多室变截面，其下部支架系统立杆纵横间距统一为60×60cm，立杆步距1.2m。

立杆采用普通Φ48×3.5mm（结构计算时钢管壁厚取3.0mm）钢管作为箱梁的支撑，钢管顶安置可调顶托，顶托上面铺设横向建筑双钢管Φ48×3.5mm（结构计算时钢管壁厚取3.0mm），然后纵向布置10cm×10cm木方（材质统一为杉木），方木间距20cm；木方上面铺设1.5cm厚竹胶板；立杆底部铺设[20b型槽钢。

其搭设形式如下：

图1.2碗扣支架布置示意图

1.5支架系统的材料参数

1、支架钢管：

按设计要求，施工时采用满堂式碗扣支架，采用规格为φ48×3.5mm碗扣式钢管。

2、箱梁底模：

箱梁底模采用高强度竹胶板，木方上面铺设高强度竹胶板,厚均为1.5cm。

3、模板楞木：

主楞为Φ48×3.5mm双钢管，次楞为10×10cm木方（杉木）。

4、支架基础：

C30混凝土30cm，[20b型槽钢。

1.6荷载计算

1、箱梁砼自重

该箱梁钢筋混凝土容重按γ=25.5kN/m³计算，本项目中支架纵横间距统一为60×60cm，取截面最不利处进行计算，横梁处梁高2.5m。

Q1＝25.5×2.5＝64kN/m2

2、模板、支架等自重

根据JGJ130-2011，主梁、次梁及支撑模板自重取0.85kN/m2；

根据JGJ130-2011，h×la×lb＝1.2×0.6×0.6m时，支模架立杆每m结构自重为0.1384kN/m，支架最大高度为13.5m（取变截面下部）。

Q2＝0.85＋0.1384×13.5/（0.6×0.6）＝6.04kN/m2

3、施工荷载

（1）施工人员及设备荷载标准值（Q3）按均布活荷载取0.5kN/m2；

（2）浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值（Q4）可采用0.7kN/m2。

4、风荷载

作用于模板支撑架上的水平风荷载标准值，应按下式计算：

ωK=0.7×μz×μS×ω0

式中：

ωk---风荷载标准值（kN/m2）；

ω0---基本风压（kN/m2），根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），按50年一遇的风压采用取0.35kN/m2；

μz---风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规定采用1.00；

μS---风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规定的竖直面取0.8。

故Q5=ωK=0.7×1.00×0.8×0.35=0.196kN/m2

5、荷载计算

（1）不组合风荷载时

Q=1.2×（Q1+Q2）+1.4×（Q3+Q4）＝85.7kN/m2

（2）组合风荷载时

Q=1.2×（Q1+Q2）+0.9×1.4×（Q3+Q4+Q5）＝85.8kN/m2

1.7结构设计计算（不组合风荷载）

根据规范JGJ166-2008，支架系统中受压杆件长细比不得大于230，其他各参数见下表。

表1.2钢材的强度设计值和弹性模量﹙N/mm2﹚

Q235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f

215

弹性模量E

2.05×105

表1.3受弯杆件的允许变形（挠度）值

构件类别

允许变形（挠度）值V

脚手板、纵向、横向水平杆

l/150，≤10mm

悬挑受弯杆件

l/400

1、立杆验算

本项目立杆为Φ48×3.5mm（计算取现场实测最小壁厚3.0mm）碗扣钢管，有关设计参数如下：

表1.3钢管截面特性

外径

D（mm）

壁厚

t（mm）

截面积

A（cm2）

截面惯性矩

I（cm4）

截面模量

W（cm3）

回转半径

i（cm）

48

3.0

4.24

10.78

4.49

1.59

根据规范JGJ166-2008，当外侧四周及中间设置了纵、横向剪刀撑是，立杆的计算长度按l0=h+2a计算，h为立杆步距，a为立杆伸出顶层水平杆长度。

故l0=h+2a=1.2+2×0.3m=1.8m

长细比λ=l0/i=113.2<[λ]=230

经查规范JGJ166-2008附录E中Q235A级钢管轴心受压构件的稳定系数表，得ψ=0.496则：

（1）强度验算

横梁处立杆受轴力最大，其立杆间距为：

60cm×60cm

N=85.7×0.6×0.6=30.9kN

σ=N/（ψA）=30.9×103/（0.496×424）=146.7N/mm2<[σ]=215N/mm2

满足要求

（2）挠度验算

N=30.9kN

υ=NL/EA=30.9×13.5×106/（2.05×105×424）=4.8mm<10mm

满足要求

（3）立杆稳定性

立杆的稳定性应符合下列公式要求：

不组合风荷载时：

N/（ψA）≤f

组合风荷载时：

N/（ψA）+Mw/W≤f

Mw＝0.85×1.4ωklah2/10

式中：

ωk----风荷载标准值为0.196kN/m2；

h-----纵横水平拉杆的计算步距为1.2m；

la----立柱迎风面的间距为0.6m；

Mw--立杆由风荷载设计值产生的弯矩；

f-----钢管的抗压强度值为215kN/m2。

计算不组合风荷载时：

N/（ψA）＝30.9×103/（0.496×424）＝146.7kN/mm2<[σ]=215kN/mm2

满足要求

组合风荷载时：

Mw＝0.85×1.4×0.196×0.6×1.22/10=0.02kN.m

Mw/W＝0.02/5.08×10-6＝3.94kN/mm2

N/（ψA）+Mw/W=30.9×103/（0.496×424）+3.94=150.8kN/mm2<[σ]=215kN/mm2

满足要求

2、底模验算

底模采用δ＝15mm厚的优质竹胶板（抗弯强度设计值fjm=15N/mm2，弹性模量E=9×103N/mm2），直接搁置在100×100mm横向方木上，方木中到中间距为20cm。

（1）强度计算

简支梁在均布荷载作用下的受力简图及弯矩图如下：

受力模型图

弯矩图

中支点横梁处（纵向方木间距200mm），受力模式按照简支梁在均布荷载作用下的受力，取1m单位宽度进行计算，

Mmax＝1/8ql2＝0.125×85.7×1×0.2×0.2＝0.43kN·m

W＝bh2/6＝1000×152/6＝37500mm3

fmax＝Mmax/W＝0.43×106/37500＝11.46N/mm2＜[fjm]=15N/mm2

由验算可知横梁处底模强度满足要求

（2）挠度计算

根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011）规定在刚度计算中不计入施工人员及设备荷载以及浇筑混凝土时对水平模板产生的荷载，结构表面外露的模板其挠度不得超过模板构件跨度的1/400，横梁处（横向方木间距200mm），最大挠度计算公式如下：

υ=5qL4/（384EI）

=5×85.7×0.6×2004/（384×9×103×1000×153/12）

=0.4mm<200/400=0.5mm

满足要求（按简支梁计算）

3、次楞方木验算

次楞方木平卧放置于主楞方木上，次楞规格为100mm×100mm（抗弯强度设计值fm为17N/mm2，顺纹抗剪设计值fv为1.7N/mm2），方木跨径（立杆纵距）在横梁处（横向方木间距200mm）跨度均为600mm，按三跨连续梁计算其受力。

考虑现场实际施工时方木的尺寸差异，方木的力学性能乘0.9的折减系数取值，则：

[fm]＝17×0.9＝15.3N/mm2

E=9×103×0.9=8.1×103N/mm2

[fv]=1.7×0.9=1.53N/mm2

（1）强度计算（横向方木间距200mm）

三跨连续梁梁在均布荷载作用下的受力简图及弯矩图如下：

受力模型图

弯矩图

Mmax＝ql2/10＝0.2×85.7×0.62/10＝0.617kN·m

σmax＝Mmax/W＝0.617×1000/（10×102/6）＝3.7N/mm2＜[fm]=15.3N/mm2

满足要求

木材在其顺纹方向抗剪强度较差，在横力弯曲时可能因中性层上剪应力过大而使方木沿中性层发生剪切破坏，需按顺纹方向的许用剪力对方木进行强度校核。

均布荷载作用下简支梁受力图及剪力图如下：

受力模型图

剪力图

方木顺纹方向所受最大剪力为：

Vmax＝ql/2=0.2×85.7×0.6/2=5.142kN

方木顺纹方向承受的最大剪应力为:

τmax=1.5Vmax/A=1.5×5.142×1000/（100×100）=0.7713N/mm2＜[fv]=1.53N/mm2

满足要求

（2）挠度计算（按三跨连续梁计算）

υ=0.677qL4/（100EI）

=0.677×0.2×85.7×6004/（100×8.1×103×100×1003/12）

=0.226mm

满足要求

4、主楞双钢管验算

每个可调托座上放置横向普通Φ48×3.5mm双钢管，由于主楞上的纵向方木间距为20cm，所以次楞传递给横向主楞的荷载，近似按均布荷载计算，纵向双钢管下立杆间距为60cm，钢管计算壁厚按现场实测最不利取值3.0mm。

钢管的截面模量W为4.49×103mm，抗压强度设计值为215N/mm2。

（1）强度计算

受力模式采用均布荷载作用下三跨连续梁计算

q=85.7×0.6=51.42kN/m

Mmax＝ql2/10＝51.42×0.62/10＝1.85kN·m

σmax＝Mmax/W＝1.85×106/（2×4.49×103）＝205N/mm2＜[σ]=215N/mm2

满足要求

2．挠度计算（按三跨连续梁计算）

υ=0.677qL4/100EI

=0.677×85.7×0.6×6004/（2×100×2.05×105×12.19×104）=0.87mm

满足要求