满堂支架方案计算书Word文档格式.docx

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4.对于[10槽钢，Wx=39.7cm3，Ix=198.3cm4，A=12.7cm2；

5.对于[14b槽钢，Wx=87.1cm3，Ix=609cm4，A=21.3cm2。

4荷载计算

1.根据《公路桥涵施工技术规范》计算侧压力

根据《公路桥涵施工技术规范》附录D,新浇混凝土侧压力的计算取下式计算的较小值。

…………（4-1）

…………（4-2）

式中：

Pmax——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kPa）；

h——有效压头高度（m）；

V——混凝土的浇筑速度（m/h），取1m/h；

t0——新浇筑混凝土的初凝时间（h），可按实测确定；

γ——混凝土的容重（kN/m2）；

K1——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺缓凝作用的外加剂时取1.2；

K2——混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mmK2

时取0.85；

50~90mm时，取1.0；

110~150mm时，取1.15。

由于混凝土初凝时间一般为6~8小时，在加入缓凝剂后为安全考虑初凝时间为6.5小时，根据《时速200公里客货共线铁路有碴轨道预应力混凝土简支槽型梁（单线）》（德大桥通1201-Ⅱ）可知侧压力计算如下所示。

（kPa）

2.根据《路桥施工计算手册》计算侧压力

砼采用拌和站集中拌和，罐车运输。

现场浇筑时速度最大不能超过1m/h，入模的温度考虑为10~35℃。

按照《路桥施工计算手册》表8-2采用内部振捣器振捣，且当混凝土速度在6m/h以下时侧模的最大压力按下式4-3计算。

………………（4-3）

当v/T≤0.035时：

h=0.22+24.9v/T………………（4-4）

当v/T>

0.035时：

h=1.53+3.8v/T………………（4-5）

T——混凝土入模时的温度℃；

k——外加剂影响修正系数，不加时k＝1，加入缓凝外加剂时，k＝1.2；

v——混凝土的浇筑速度，m/h；

γ——混凝土的容重，kN/m3。

根据公式4-3、4-4和4-5，混凝土入模时温度控制在10~35℃、浇筑混凝土时最大速度不能超过1.0m/h。

由于混凝土的侧压力与入模温度成反比，温度越低砼侧压力就越大，因此取10℃进行混凝土侧压力计算，其计算过程如下所示。

V/T＝1/10＝0.1，由于V/T＝0.1>

0.035，则有效压头高度h按照公式4-5计算，模板的最大侧压力按照公式4-3计算。

h＝1.53+3.8×

1/10＝1.91（m）

Pm＝1.2×

26×

1.91＝59.6（kPa）

根据上述两种情况，新浇砼对模板的侧压力取

Max（Pm，Pn1）=59.6（kPa）

3.模板所受侧压力设计值

振捣混凝土时产生的水平荷载取Pn3=4（kPa）。

模板所受侧压力设计值P1

P1=1.2×

59.6+1.4×

4=77.1（kPa）

4.模板所受竖向压力设计值

腹板处梁高最大，为3.7m，模板所受竖向压力设计值P2

P2=1.2×

3.7×

26=115.4（kPa）

5模板计算

5.1侧模面板计算

侧模面板厚度6mm，计算跨度25cm，取1cm宽板带，荷载取最大值P1。

图3简支梁计算简图

M=qL2/8=0.01×

P1×

L2/8=0.01×

77.1×

0.252/8=0.0060234（KN.m）

w＝b×

h2/6＝10×

62/6＝60（mm3）

σ＝M/w=0.0060234×

106/60=100.4（MPa）<

[σ]=215（MPa）,侧模面板抗弯强度满足要求。

2.41MPa<

[τ]=125MPa,面板抗剪强度满足要求。

I=b×

h3/12＝10×

63/12=180（mm4）

f=1.04mm<

[f]=1.5mm，其中[f]＝1.5mm是查询《组合钢模板技术规范》GB50214-2001表4.2.2，则底模面板刚度满足施工使用的要求。

5.2底模面板计算

底模面板厚度8mm，计算跨度25cm，取1cm宽板带，荷载取最大值P2。

图4简支梁计算简图

P2×

115.4×

0.252/8=0.0090156（KN.m）

82/6＝106.7（mm3）

σ＝M/w=0.0090156×

106/106.7=84.5（MPa）<

[σ]=215（MPa）,底模面板抗弯强度满足要求。

2.70MPa<

[τ]=125MPa,底模面板抗剪强度满足要求。

83/12=426.7（mm4）

f=0.66mm<

5.3侧模横肋计算

侧模横肋采用[10槽钢，最大跨度165cm，承载宽度30cm，面荷载取最大值P1。

M=qL2/8=0.3×

L2/8=0.3×

1.652/8=7.87143（KN.m）

w＝39.7（cm3）=39.7×

103（mm3）

σ＝M/w=7.87143×

106/39.7/1000=198.3（MPa）<

[σ]=215（MPa）,侧模横肋抗弯强度满足要求。

42.73MPa<

[τ]=125MPa,侧模横肋抗剪强度满足要求。

Ix=198（cm4）

3.67mm<

L/400=1500/400=3.75mm，则侧模横肋刚度满足使用要求。

5.4底模横肋计算

底模横肋采用[10槽钢，最大跨度60cm，承载宽度30cm，面荷载取最大值P2。

0.62/8=1.5579（KN.m）

σ＝M/w=1.5579×

106/39.7/1000=39.2（MPa）<

[σ]=215（MPa）,底模横肋抗弯强度满足要求。

23.26MPa<

[τ]=125MPa,底模横肋抗剪强度满足要求。

0.14mm<

L/400=600/400=1.5mm，则底模横肋刚度满足使用要求。

5.5侧模支撑框架

侧模支撑框架采用[14b槽钢，取最大跨度320cm，承载宽度100cm，面荷载取最大值P1。

利用Midas/Civil7.8.1建模。

图5支撑框架计算简图（单位KN.m）

图6支撑框架剪应力图（最大值42.66MPa）

图7支撑框架弯曲应力图（最大值74.11MPa）

图8支撑框架组合应力图（最大值77.2MPa）

图9支撑框架变形图（最大值0.068mm）

最大弯曲应力σ＝74.11（MPa）<

[σ]=215（MPa）,侧模框架抗弯强度满足要求。

最大剪应力τ=42.6623.26MPa<

[τ]=125MPa,侧模框架抗剪强度满足要求。

最大组合应力σ=77.2（MPa）<

[σ]=215（MPa），侧模框架抗剪强度满足要求。

最大变形0.068mm<

1.5mm，侧模框架刚度满足使用要求。

5.6拉杆计算

每根拉杆承受的最大荷载

F=1m×

0.8m×

77.1KPa=61.68（KN）

拉杆的容许承载力

[F]=0.011×

0.011×

3.14×

215×

103×

0.85KN

=81.69×

0.85=69.4（KN）>

61.68KN，拉杆强度满足要求。

6支架计算

6.1立杆计算

6.1.1立杆力学特性计算

WDJ碗扣型脚手架材料为:

φ48mm,δ＝3.5mm（Q235）热轧无缝钢管，其截面特性计算如下。

截面抗弯模量：

截面惯性矩:

根据《钢结构设计规范》表3.4.1-1查Q235圆钢的抗压强度为215N/mm2。

截面回转半径:

截面净面积:

A0=

6.1.2立杆实际承受的最大轴力

N=0.3×

0.6×

115.4KN=20.7KN

6.1.3立杆强度计算

考虑到支架立杆搭设时竖直度可能存在不足，假定立杆120cm步距范围内偏斜量y取为0.5cm，此处是按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》容许倾斜度来取值，如下图10所示。

按单向压弯杆件验算，产生的偏斜弯矩，其计算过程如下所示。

图10立杆变形图

M＝N×

y＝20.7×

0.005≈0.1035kN.m

σ=

=20.7×

103/489.303+0.1035×

106/5078=62.7MPa

通过以上计算，其应力σ＝62.7MPa<

[σ]＝215MPa，其中215MPa是根据《钢结构设计规范》表3.4.1-1查Q235圆钢的强度设计值。

则立杆在步距范围内倾斜5mm强度满足使用的要求。

6.1.4整体稳定性验算

根据计算可知N＝20.7kN，由公式3-3可知M＝0.1035kN.m。

由于支架的横杆与纵杆约束立杆，计算简图如下图所示。

图11稳定性计算简图

立杆计算长度系数按照两端铰接计算，即为步距1.2m，则长细比λ=μ×

l/i=1.0*1200/15.782=76,由此可查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）附录C，可知立杆稳定系数φ＝0.744。

立杆欧拉临界力公式如下公式所示

NE＝π2EA/λ2

NE——欧拉临界力（kN）；

E——弹性模量（N/mm2）；

A——截面面积（mm）；

λ——长细比。

NE＝π2×

2.10×

105×

489.303×

10-3/762=175.6KN

由欧拉公式计算其应力，

σ——欧拉应力（N/mm2）

γ——为截面塑性发展系数1.15

w——为截面抗弯模量（mm3）

βm——为等效弯矩系数1.0

N——立杆单肢加载荷载（kN）

σ=20.7×

103/（0.744×

489.303）+1×

0.1035×

106/（1.15×

5078×

（1-0.8×

20.7/175.6））=76.4MPa<

[σ]=215MPa,立杆整体稳定性满足要求。

6.1.5立杆局部稳定性

立杆为φ48mm，δ＝3.5mm，Q235热轧圆钢管。

按照《钢结构设计规范》相关规定对于圆管截面本身局部稳定必须满足下列要求，以满足截面本身局部稳定要求。

D/t≤100×

235/fy＝109.3

其中fy＝215N/mm2为立杆设计强度。

碗扣式脚手架立杆D/t=48/3.5＝13.7<

109.3，可见立杆杆件截面本身是满足这一规范要求。

当然对于圆管其局部稳定受管壁初始变形影响较大，实际的局部临界应力较理论值低的多，理论临界局部屈服应力值如下所示。

σcr＝1.21E×

t/D＝1.21×

2.1×

3.5/48＝18528N/mm2

σcr＝18528N/mm2远远大于前述整体稳定验算中σ＝76.4N/mm2。

通过计算结果可见，只要在立杆搭设操作过程中对杆件外观变形进行检查，对于管壁内陷，杆件弯曲的碗扣杆件一律弃用,则局部稳定是完全有保证的。

6.2顶托和底座强度验算

底座和顶托均采用φ38mm（Q235）可调螺杆，其最小抗压能力：

Nmin＝（πD2/4）×

fy＝π×

382×

215/4＝243.8kN>

20.7kN通过以上计算，计算结果表明Nmin＝243.8kN>

20.7kN，其中20.7kN为立杆所受的最大荷载，通过计算结果表明底座和顶托的强度满足使用要求

6.3地基承载力计算

地基承载力计算公式如下

P=N/A，

N——支架传递基础顶面的轴心力；

A——硬化层下素土受力面面积。

立杆底座尺寸为14cm×

14cm，碎石垫层厚度为25cm，力在垫层土中按45°

角扩散，则立杆传至垫层顶的应力为

立杆传至垫层底的应力为

施工中要求地基处理后承载力达到150Kpa以上，再施工25cm碎石垫层并保持地基四周排水通畅。