满堂支架计算手册Word下载.docx

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so=0.20×

1=0.20kN/m2

（2）风荷载

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查附录D.5可知，风的标准荷载按照50年一遇取西宁市风压为0.35kN/m2根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）4.3.1风荷载计算公式如下式所示。

W=0.7Uz×

Us×

WO

W——风荷载强度（kN/m2）；

WO——基本风压（0.35KN/m2）；

Uz——风压高度计算系数，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）附录D取1.0；

Us——

风荷载强度W=0.7Uz×

WO=0.7×

1.0×

1.3×

0.35=0.32KN/m2

（3）q1——箱梁自重荷载，按设计说明取值26KN/m3。

根据海湖路桥现浇箱梁结构特点，按照最不利荷载原则，每跨箱梁取Ⅰ-Ⅰ截面（跨中）、Ⅱ－Ⅱ截面（墩柱两侧2.0～6.0m）、Ⅲ－Ⅲ截面（墩柱两侧2.0m）等三个代表截面进行箱梁自重计算（截面选择区段内箱梁自重最大处截面），并对三个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算，单跨箱梁立面图见下图：

单跨箱梁立面图

1）Ⅰ-Ⅰ截面处q1计算

图1.2-1海湖路桥Ⅰ-Ⅰ截面

根据横断面图，则：

q1＝

=

＝（26×

9.22）/8.86=27.06KN/m

注：

B—箱梁底宽，取8.86m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

—混凝土容重，取26KN/㎡。

A—箱梁横截面混凝土面积（㎡）。

2）Ⅱ－Ⅱ截面处q1计算

图1.2-2海湖路桥Ⅱ-Ⅱ截面

10.7）/8.86=31.4KN/m

3）Ⅲ－Ⅲ截面处q1计算

图1.2-3海湖路桥Ⅲ-Ⅲ截面

18.3）/8.86=53.7KN/m

（4）q2——模板自重荷载，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）取0.75KN/m2；

（5）q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）取1.0KN/m2；

（6）q4——浇筑和振捣混凝土时产生的荷载，按均布荷载计算，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）取2.0KN/m2；

（7）q5——支架自重，根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（GCJ-2011）取0.75KN/m2。

1.3荷载组合系数

为安全考虑，参照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定，计算结构强度的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应的分项系数：

（1）永久荷载的分项系数，取1.2；

（2）可变荷载的分项系数，取1.4。

1.4荷载组合

荷载组合按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》表4.4.1

表1.4.1荷载效应组合

计算项目

荷载组合

立杆承载力计算

1.永久荷载+可变荷载（不包括风荷载）

2.永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）

连墙件承载力计算

风荷载+3.0kN

斜杆承载力和连接扣件（抗滑）承载力计算

风荷载

2结构检算

2.1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算

碗扣式满堂支架和扣件式满堂支架一样，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着高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。

本工程现浇箱梁支架立杆强度及稳定性验算，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011（本节计算过程中简称为“本规范”）立杆的强度及稳定性计算公式进行分析计算。

1、Ⅰ-Ⅰ截面

跨中18m范围内，碗扣式钢管支架体系采用90×

90×

120cm的布置结构，见图2.1-1。

（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］＝33.6kN（参见路桥施工计算手册表13－5钢管支架容许荷载）。

立杆实际承受的荷载为：

N=1.2×

ΣNGK+0.9×

1.4ΣNQK（组合风荷载时）

ΣNGK—永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；

ΣNQK—可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；

将荷载取值结果带入计算公式：

图2.1-1：

Ⅰ-Ⅰ截面支架布置图

ΣNGK=0.9×

0.9×

（q1+q2+q5）=0.81×

（27.06+0.75+0.75）=23.13KN

ΣNQK=0.9×

（q3+q4+w+Sk）=0.81×

（1.0+2.0+0.32+0.2）=2.85KN

则：

ΣNGK+0.9×

1.4ΣNQK=1.2×

23.13+0.9×

1.4×

2.85=31.35KN＜［N］＝33.6KN，强度满足要求。

（2）立杆稳定性验算

立杆的稳定性计算公式：

N/（ΦA）+MW/W≤f（组合风荷载时）

N—计算立杆段的轴向荷载31.35KN；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2

A—支架立杆的截面积A＝489mm2（参考路桥施工计算手册表13-4得）；

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ

i—截面的回转半径i=15.78mm，（参考路桥施工计算手册表13-4得）；

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1.2m。

于是，λΦ＝0.744;

MW—

MW=0.9×

MWK=0.9×

1.4*0.32=0.47KN.m2；

W—抵抗矩W=5.08×

103mm3（参考路桥施工计算手册表13-4得）；

则，N/（ΦA）+MW/W＝31.35×

103/（0.744×

489）+0.47×

106/（5.08×

103）

＝178.70KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架立杆稳定性满足要求。

2、Ⅱ-Ⅱ截面

桥墩旁2m～6m范围内，碗扣式钢管支架体系采用60×

120cm的布置结构，见图2.1-2：

图2.1-2：

Ⅱ-Ⅱ截面支架布置图

0.6×

（q1+q2+q5）=0.54×

（31.4+0.75+0.75）=17.77KN

（q3+q4+w+Sk）=0.54×

（1.0+2.0+0.32+0.2）=1.9KN

17.77+0.9×

1.9=23.72KN＜［N］＝33.6KN，强度满足要求。

N—计算立杆段的轴向荷载23.72KN；

1.4*0.32=0.47KN/m2；

则，N/（ΦA）+MW/W＝23.72×

＝157.72KN/mm2≤f＝205KN/mm2

3、Ⅲ-Ⅲ截面

在桥墩旁两侧各2m范围内，碗扣式钢管支架体系采用60×

60×

120cm的布置结构，见图2.1-3：

图2.1-3：

Ⅲ-Ⅲ截面支架布置图

ΣNGK=0.6×

（q1+q2+q5）=0.36×

（53.7+0.75+0.75）=19.87KN

ΣNQK=0.6×

（q3+q4+w+Sk）=0.36×

（1.0+2.0+0.32+0.2）=1.27KN

19.87+0.9×

1.27=25.44KN＜［N］＝33.6KN，强度满足要求。

N—计算立杆段的轴向荷载25.44KN；

则，N/（ΦA）+MW/W＝25.44×

＝162.45KN/mm2≤f＝205KN/mm2

2.2满堂支架抗倾覆验算

K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×

Ni/ΣMw

按海湖路桥北幅150m长度验算支架抗倾覆能力：

桥梁宽度15.25m，长150m采用90×

120cm跨中支架来验算全桥：

支架横向18排；

支架纵向168排；

平均高度5.9m；

顶托TC60共需要168×

18=3024个；

立杆需要168×

18×

5.9=17842m；

纵向横杆需要168×

5.9/1.2×

18=14868m；

横向横杆需要18×

150=13275m；

故：

钢管总重（17842+14868+13275）×

3.84=176.58t;

顶托TC60总重为：

3025×

7.2=21.77t；

故支架重力N1=176.58×

9.8+21.77×

9.8=1943.83KN；

稳定力矩=y×

Ni=5.9×

1943.83=11468.6KN.m

依据以上对风荷载计算WK=0.32KN/m2

海湖路桥左幅150m共受力为：

q=0.32×

5.9×

150=283.2KN；

倾覆力矩=q×

3=283.2×

3=849.6KN.m

K0=稳定力矩/倾覆力矩=11468.6/849.6=13.2>

1.3

计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求。

2.3横桥向方木（底模背肋）验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×

10cm方木，方木横桥向跨度在跨中截面（Ⅰ-Ⅰ截面）处按L＝90cm进行受力计算，在桥墩顶横梁截面及横隔板梁处、桥墩顶及墩旁各6m范围内（II-II、Ⅲ-Ⅲ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。

横桥向方木受力结构图见下图：

⑴Ⅰ－Ⅰ截面处

按桥每跨中Ⅰ－Ⅰ截面处18.0m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＝（27.06+0.75+1.0+2.0）×

18=554.58kN

M＝（1/8）qL2=（1/8）×

554.58×

0.92＝56.15kN

W=（bh2）/6=（0.1×

0.12）/6=0.000167m3

n=M/（W×

［δw］）=56.15/（0.000167×

11000×

0.9）=33.96（取整数n＝34根）

d＝B/（n-1）=18/33=0.54m

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于0.54m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0.3m，则n＝18/0.4＝61根。

②每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×

0.13）/12=8.333×

10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=（5/384）×

［（qL4）/（EI）］=（5/384）×

［（554.58×

0.94）/（180×

9×

106×

8.333×

10-6）］=0.35×

10-3m＜l/400=0.9/400=2.25×

10-3m（挠度满足要求）。

③方木抗剪计算

Sm=（b×

h2）/8=（0.1×

0.12）/8=1.25×

10-4m3

τ=（qlSm）/（nIb）=（554.58×

1.25×

10-4）/（61×

10-6×

0.1）=1.22MPa<

［τ］=0.9×

1.7MPa=1.53MPa（抗剪强度满足要求）

⑵Ⅱ－Ⅱ截面处

按桥墩旁Ⅱ-Ⅱ截面处8.0m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝90cm进行验算。

B＝（31.4+0.75+1.0+2.0）×

8=281.2kN

281.2×

0.92＝28.47kN·

m

［δw］）=28.47/（0.000167×

0.9）=17.2（取整数n＝18根）

d＝B/（n-1）=8/17=0.47m

经计算，方木间距小于0.47m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0.3m，则n＝8/0.3＝27根。

［（281.2×

0.94）/（80×

10-6）］=0.40×

③每根方木抗剪计算

τ=（qlSm）/（nIb）=（281.2×

10-4）/（27×

0.1）=1.41MPa<

（3）Ⅲ－Ⅲ截面处

按桥墩旁Ⅲ－Ⅲ截面处4.0m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。

B＝（53.7+0.75+1.0+2.0）×

4=229.8kN

225.8×

0.92＝23.26kN·

［δw］）=22.86/（0.000167×

0.9）=14（取整数n＝14根）

d＝B/（n-1）=4/13=0.31m

经计算，方木间距小于0.31m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＝4/0.2＝21根。

［（229.8×

10-6）］=0.41×

τ=（qlSm）/（nIb）=（229.8×

0.1）=1.15MPa<

2.4纵桥向方木（主梁）验算

本施工方案中碗扣架顶托上顺桥向采用10×

15cm方木作为纵向分配梁。

顺桥向方木的跨距，根据立杆布置间距，在箱梁跨中18m范围内（Ⅰ-Ⅰ截面）按L＝90cm（横向间隔l＝90cm）进行验算，桥墩旁2m～6m范围内（Ⅱ-Ⅱ截面）按L＝90cm（横向间隔l＝60cm）进行验算，桥墩两侧2m范围内（Ⅲ-Ⅲ截面）按L＝60cm（横向间隔l＝60cm）进行验算。

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。

备注：

因横桥向方木布置较密（净间距0.1～0.2m）,故顺桥向方木按均布荷载考虑。

⑴Ⅰ－Ⅰ截面处

跨中截面立杆顶托上顺桥向采用10×

15cm规格的方木，顺桥向方木跨距90cm，横桥向间隔90cm布置，根据前受力布置图进行方木受力分析计算如下：

①每根方木抗弯计算

0.9=27.729kN/m

26.829×

0.92＝2.808kN·

W=（bh2）/6=（0.10×

0.152）/6=3.75×

δ=Mmax/W=2.808/（3.75×

10-4）=7.49MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）

②每根方木抗剪计算

τ=

MPa＜0.9×

1.7MPa=1.53MPa

符合要求。

③每根方木挠度计算

0.153）/12=2.8125×

10-5m4

［（27.729×

0.94）/（9×

2.8125×

10-5）］=8.257×

10-4m＜l/400=0.9/400=2.25×

10-3m

故，挠度满足要求。

⑵Ⅱ－Ⅱ截面处

墩旁2～6m范围内立杆顶托上顺桥向采用10×

15cm规格的方木，顺桥向方木跨距90cm，横桥向间隔60cm布置，根据前受力布置图进行方木受力分析计算如下：

0.6=21.09kN/m

21.09×

0.92＝2.13kN·

δ=Mmax/W=2.13/（3.75×

10-4）=5.63MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.10×

［（21.09×

10-5）］=7.117×

⑶Ⅲ－Ⅲ梁截面处

墩顶实心段（墩顶两侧2m范围内）截面立杆顶托上顺桥向采用10×

15cm规格的方木，顺桥向方木跨距60cm，横桥向间隔60cm布置，根据前受力布置图进行方木受力分析计算如下：

0.6=34.47kN/m

33.87×

0.62＝1.551kN·

δ=Mmax/W=1.551/（3.75×

10-4）=4.204MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）。

［（34.47×

0.64）/（9×

10-5）］=2.298×

10-4m＜l/400=0.6/4