现浇箱梁满堂支架方案计算Word格式.docx
《现浇箱梁满堂支架方案计算Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现浇箱梁满堂支架方案计算Word格式.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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）
90cm
3.38
4.1.2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
4.1.3荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
根据跨G208国道现浇箱梁结构特点，我们取5－5截面（中支点横隔板两侧）、6－6截面（跨中横隔板梁）两个代表截面进行箱梁自重计算，并对两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。
15-5截面（中支点横隔板梁两侧）处q1计算
根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=17.15m2则：
q1＝
=
＝
取1.2的安全系数，则q1＝66.55×
1.2＝79.86kPa
注：
B——箱梁底宽，取6.7m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
26-6截面（跨中横隔板梁）处q1计算
根据横断面图，用CAD算得梁体截面积A=10.51m2则：
q1＝
取1.2的安全系数，则q1＝40.785×
1.2＝48.942kPa
⑵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=1.53+3.8V/t=1.69m
4.2结构检算
4.2.1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，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。
⑴中支点横隔板两侧5-5截面处
在中支点横隔板，钢管扣件式支架体系采用60×
60×
90cm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90cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=35kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5碗口式构件设计荷载［N］=35kN、路桥施工计算手册中表13－5钢管支架容许荷载［N］=35.7kN）。
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×
76.08=27.38KN
NG2K=0.6×
q2=0.6×
1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×
0.6（q3+q4+q7）=0.36×
（1.0+2.0+3.38）=2.296KN
则：
1.4ΣNQK=1.2×
（27.38+0.36）+0.85×
1.4×
2.296=33.08KN＜［N］＝35kN，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＝0.9m。
于是，λ＝L/i＝57，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.829。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；
MW=0.85×
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：
w0=0.7×
1.38×
1.2×
0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.6m；
h—立杆步距0.9m，
h2/10=0.0536KN
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×
103mm3
则，N/ΦA+MW/W＝33.08×
103/（0.829×
489）+0.0536×
106/（5.08×
103）＝92.153KN/mm2≤f＝205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算
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
采用跨中64m验算支架抗倾覆能力：
跨中支架宽16m，长64m采用60×
90cm跨中支架来验算全桥：
支架横向27排；
支架纵向106排；
高度11m；
顶托TC60共需要27×
106=2862个；
立杆需要27×
106×
11=31483m;
纵向横杆需要27×
11/0.9×
64=21120m；
横向横杆需要106×
16=28728m；
钢管总重（40608+26880+26737）×
3.84=312.311t;
顶托TC60总重为：
2862×
7.2=20.606t；
故q=312.311×
9.8+20.606×
9.8=3262.58KN；
稳定力矩=y×
Ni=8×
3262.58=26100.64KN.m
依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×
0.8=0.927KN/m2
跨中64m共受力为：
q=0.927×
11×
64=652.6KN；
倾覆力矩=q×
5=652.6×
5=3263KN.m
K0=稳定力矩/倾覆力矩=26100.64/3263=7.99>
1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求
4.2.3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＝60cm进行受力计算,在中支点截面及跨中横隔板梁处按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。
⑴中支点5-5截面（墩顶及横隔梁）处
按中支点截面处3米范围进行受力分析，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＝（66.55+1.0+2.5+2）×
3=216.15kN/m
M＝（1/8）qL2=（1/8）×
216.15×
0.62＝9.7kN·
m
W=（bh2）/6=（0.1×
0.12）/6=0.000167m3
n=M/（W×
［δw］）=9.7/（0.000167×
11000×
0.9）=5.8（取整数n＝6根）
d＝B/（n-1）=3/5=0.6m
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算，方木间距小于0.6m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＝3/0.3＝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）×
［（265.8×
0.64）/（12×
9×
8.33×
10-6×
0.9）］=5.54×
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
τ=
MPa＜［τ］=1.7MPa
符合要求。
4.2.4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＝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中支点桥墩两侧均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm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。
⑴中支点两侧截面（按5－5截面受力）处
①方木抗弯计算
p=lq/n＝l（q1+q2+q3+q4）×
B/n＝0.6×
（29.1+1.0+2.5+2）×
24/80=6.228kN
Mmax＝（a1+a2）p＝（0.45+0.15）×
6.228=3.74kN·
W=（bh2）/6=（0.15×
0.152）/6=5.6×
10-4m3
δ=Mmax/W=3.74/（5.6×
10-4）=6.68MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）
注：
②方木抗剪计算
Vmax=3p/2=（3×
6.228）/2=9.342kN
MPa＜0.9×
［τ］＝1.7×
0.9=1.53MPa
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
fmax=
=4.912×
10-5＜0.9×
L/400=0.9×
0.9/400m=2.025×
10-3m
故，挠度满足要求
4.2.5底模板计算
箱梁底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：
通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置，则有：
竹胶板弹性模量E＝5000MPa
方木的惯性矩I=（bh3）/12=（1.0×
0.0153）/12=2.8125×
10-7m4
⑴5－5截面处底模板计算
①模板厚度计算
q=（q1+q2+q3+q4）l=（83.1+1.0+2.5+2）×
0.25=22.15kN/m
Mmax=
模板需要的截面模量：
W=
m2
模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：
h=
因此模板采用1220×
2440×
18mm规格的竹胶板。
②模板刚度验算
＜0.9×
0.25/400m=6.25×
故，挠度满足要求
4.2.6侧模验算
根据前面计算，分别按10×
10cm方木以25cm和30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有：
⑴10×
10cm方木以间距30cm布置
q=（q4+q5）l=（4.0+50.7）×
0.3=16.41kN/m
15mm规格的竹胶板。
0.3/400m=7.5×
⑵10×
10cm方木以间距25cm布置
0.25=13.675kN/m
根据施工经验，为了保证箱梁底面的平整度，通常竹胶板的厚度均采用12mm以上，因此模板采用1220×
4.2.7跨中工字钢平台支架体系验算
本桥施工方案中跨中的门式通道采取钢管柱和工字钢平台支架体系，工字钢平台支架体系由门式立柱上铺设I45a工字钢横向分配梁，横向分配梁上铺设I45a工字钢（横桥向间距0.6m）、工字钢上横向满铺15×
15cm方木、横向满铺方木上顺桥向铺设地梁（20×
25cm方木，间距0.6m，对应工字钢位置）及搭设满堂扣件式钢管支架。
门式通道支架体系构造图另见附图。
工字钢梁强度及刚度验算
①工字钢强度验算
验算中将工字钢受力体系简化成如下图计算模式（偏于安全）。
A、工字钢间距计算
q＝（q1+q2+q3+q4+q7）×
B＝（76.08+1.0+1.0+2+2.21）×
16=1284kN/m
1284×
62＝5085kN·
查《桥涵计算手册》得I45b:
Ix=16574cm4=0.00016574m4
Wx=920.8cm3=0.0009208m3
=30.6cm=306mm=0.306m
［δw］）=5085/（0.0009208×
145000×
0.9）=42.3（取整数n＝43根）
d＝B/（n-1）=32/42=0.76m
0.9为安全提高系数。
经计算，工字钢间距小于0.76m均可满足要求，实际施工时为工字钢按间距d取0.6m，则n＝16/0.6＝26.15（取27根）。
B、单根工字钢强度检算
单位长度上的荷载为：
b＝（29.1+1.0+1.0+2+2.21）×
0.6=21.186kN/m
跨中最大弯距为：
支点处最大剪力设计值：
Vmax=
初选截面：
梁所需要的截面抵抗矩为：
I45b自重为0.66KN/m（查桥涵手册）
I45b自重产生弯距为：
M=
总弯距Mx=95.337+2.97=98.31KN·
弯距正应力为
（临时结构，取1.3的容许应力增加值）
支点处剪力为：
Qx=63.56+0.66×
3=65.54KN
为腹板板厚度
=12mm
max=
Mpa<
1.3×
85Mpa（1.3为容许应力增大值）
②工字钢跨中挠度验算：
I45b单位长度上的荷载标准值为：
q=21.186+0.66=21.846KN/m
I45b刚度满足要求，所以采用I45b。
4.2.8立杆底座和地基承载力计算
⑴立杆承受荷载计算
在中支点两侧立杆的间距为60×
60cm，每根立杆上荷载为：
N＝a×
b×
q＝a×
（66.55+q2+q3+q4+q7）
＝0.6×
（66.55+1.0+1.0+2.0+2.94）=26.45kN
⑵立杆底托验算
立杆底托验算：
N≤Rd
通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为：
（q1+q2+q3+q4+q7）
底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd=40KN;
得：
26.45KN＜40KN立杆底托符合要求。
⑵立杆地基承载力验算
地基薄弱地段分层换填建筑弃渣或片石土等约1.5m厚并填筑30cm厚二灰碎石土，使压实度达到94％以上后，根据经验及试验，地基承载力达到[fk]=200～250Kpa（参考《建筑施工计算手册》。
立杆地基承载力验算：
≤K·
k
式中：
N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；
Ad——为立杆底座面积Ad=15cm×
15cm=225cm2；
按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：
，底拖下砼基础承载力满足要求。
底托坐落在15cm加筋砼层上，按照力传递面积计算：
k为地基承载力标准值；
试验锤击数
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
k（Kpa）
105
145
190
235
280
325
370
435
515
600
680
K调整系数；
混凝土基础系数为1.0
按照最不利荷载考虑：
[
k]=1.0×
235KPa
经过计算，地基处理要求贯入试验垂击数必须达到11下。
基础处理时填土石混渣或建筑拆迁废渣，并用压路机压实后检测。
将混凝土作为刚性结构，按照间距60×
60cm布置，在1平方米面积上地基最大承载力F为:
F＝a×
＝1.0×
1.0×
（83.1+1.0+1.0+2.0+2.94）=90.04kN
则，F＝90.04kpa＜[
235Kpa
经过地基处理后，可以满足要求。
4.2.9支架变形
支架变形量值F的计算：
F＝f1＋f2＋f3
①f1为支架在荷载作用下的弹性变形量
由上计算每根钢管受力为33.08KN，φ48mm×
3.5㎜钢管的截面积为489mm2。
于是f1=б×
L/E
б＝33.08÷
489×
103＝67.65N/mm2，
则f1＝67.65×
10÷
（2.06×
105）＝3.28mm。
②f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量
支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩δ1和方木对方木压缩δ2两部分，分别取经验值为2mm、3mm，即f2＝δ1＋δ2＝5mm。
③f3为支架地基沉降量计算：
支架地基沉降量按《GBJ7-89规范》推荐地基最终沉降量公式计算：
f3=
A、基础底面附加应力计算
根据前面计算结果，支架基础（C15加筋砼）底面以上最大荷载为F＝90.4+3.9=94.3KN/m2，同理基础底面的附加压力为P0＝F=94.3KN/m2。
B、地基土分层
根据现场地质情况（以地勘报告AK14地质柱状图为例），将地基土按压缩性分层，设压缩层厚度为3m，其中换填砂夹石土层厚1.5m、压缩模量7.0MPa，中液限粘质土层厚1.5m、压缩模量6.2MPa。
C、各分层的压缩量计算
根据最不利荷载受力部位支架布置，将满堂支架基础底面积转化为0.6×
0.6基础进行计算分析。
a、换填砂夹石土层：
该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Z0＝0m及Z1＝1.5m处，则：
于是换填砂夹石土层的压缩量
为：
b、中液限粘质土层：
该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Z1＝1.5m及Z1＝3.0m处，则：
于是中液限粘质土层的压缩量
D、确定压缩层厚度
先计算深度Zn＝3.0m处向上取0.3m的土层压缩量
：
则，
于是得：
故压缩厚度可取为3.0m（从C15加筋砼基础底面算起）。
E、地基最终沉降量计算
压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值ESP为：
因4<
ESP≤7，查表取
，则地基最终总沉降量S为：
故支架变形量值F为:
F＝f1＋f2＋f3=3.28+5+6.31=14.59mm
5支架搭设施工要求及技术措施
现浇箱梁支架采用满堂扣件钢管脚手架或碗口式钢管
升级会员 