PH8满堂脚手架剖析.docx

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PH8满堂脚手架剖析

6.5现浇梁施工

6.5.1地基处理

承重支架建立在坚实地基上，同时支架体系应稳定，支撑体系受力合理、安全可靠。

本工程支架位于回填土地面，同时部分支架地基为承台基坑、桩基泥浆池处的地基，由于回填土承载力差（根据《岩土工程详细勘察报告》可知，天然地基承载力fk=50～70kPa），因此，施工过程中将对地基做如下处理：

（1）承基坑采用石粉渣分层人工夯实回填，压实度要求93%以上。

（2）钻孔桩泥浆池采用石粉渣分层人工夯实换填，压实度要求93%以上。

（3）现浇梁地基处理范围：

左右边梁外边线外放2m整平压实。

用石粉渣填铺30cm厚压实，并使处理后的地基承载力达到fk≥220kPa。

（4）然后硬化20cm厚C20砼，作为承载面，以保证模板支架的整体稳定性。

（5）硬化砼的垫层顶面横桥向设单面坡，坡度为1.5%，以保证支架搭设范围内排水通畅，两边设砖砌排水沟，截面尺寸40cm*40cm。

6.5.2箱梁施工

箱梁分两次浇筑施工，浇筑施工顺序为由两头同时向中间施工，采用商品混凝土，采用2台汽车泵直接泵送至工作面。

模板由底模、侧模及内模三部分组成，一般预先分别作成组件，在使用时再进行拼装，模板均采用木模，相邻两块模板的高差不超过3mm，间隙不大于2mm。

模板的支撑牢固，对于翼板或顶板采用框架式木支撑，对于腹板模板，计划采用Ф48钢管支撑腹板模板。

箱梁砼是外露砼，要注意砼外观，各种接缝要紧密不漏浆，必要时在接缝间加密缝条，用玻璃胶将其刮密实。

脱模剂采用质量可靠的脱模剂。

模板拆除时，侧模应在混凝土强达到设计规定要求的强度后，能保证其表面及棱角不因拆模受损，方可进行。

拆支架及底模则在混凝土强度能安全地承受其自重和外加施工荷载时，方可拆除支架、底模。

拆除的顺序：

先拆翼板处支架，再拆箱室底部支架。

使箱梁逐渐受力，防止因突然受力引起裂纹等。

6.5.3现浇梁模板支架设计计算

现浇梁分为等截面连续梁、梁高均为等截面，高度为1.4m，支架搭设高度在10m；取梁高为1.8m进行计算。

所有现浇箱梁模板支撑体系均按次方案执行。

6.5.3.1模板支架设计

（一）编制依据及参数取值

（1）现浇梁设计图纸

（2）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》

（3）现场的条件及作业环境。

（二）支架材质要求

（1）均采用碗扣钢管支架，剪刀撑采用普通钢管。

支架用钢管采用符合现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T13793-92）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其材质性能符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）的规定。

（2）钢管规格为Φ48×3.5mm，钢管壁厚不得小于3.5-0.025mm。

（3）扣件材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。

（4）扣件螺栓拧紧扭力矩不应小于40N.m，且不应大于65N.m。

（三）支架搭设原则

（1）腹板及底板支架立杆纵横向间距0.6×0.6m、0.9*0.9，一般步距0.9m；翼板处支架立杆纵横向间距1×1m、一般步距1.2m；

（2）支架高宽比＜2，设置两排缆风绳。

缆风绳固定在支架节点上；

（3）支架离地面20cm设置纵横向扫地杆；支架顶横杆至模板底距离不大于70cm。

（4）当地面存在坡度时，采用顶托调节支架高度。

顶托插入立杆深度不小于15cm；

（5）支架直接采用底托搭设在已硬化的混凝土地面上；

（6）支架纵向两侧及腹板下设置纵向剪刀撑；支架横向两侧及中部每隔4m左右设置横向剪刀撑；支架顶部、底部及中部每隔4步设置一道水平剪刀撑；

（四）模板体系设计

（1）模板均采用定型钢模；

（2）直接支撑模板的小横梁采用10×10cm木方，间距详见模板设计；

（3）外侧模与底模相连，腹板侧模之间采用对拉杆连接；

（4）顶托上的主横梁采用12×12cm木方，间距与脚手架步距相同。

6.5.3.2腹板处模板支架设计计算

箱梁标准断面图

（一）材料力学性能

根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，各种材料的容许应力如下：

方木（红松）：

顺纹压应力和顺纹弯应力容许值[σ]=[σw]=12Mpa

顺纹弯曲剪应力[τ]=1.5Mpa，弹性模量E1=9×103Mpa

胶合板：

弹性模量E=9×103Mpa，[σw]=13Mpa，[τ]=1.4Mpa。

钢材（A3钢）弹性模量：

[σw]=205Mpa，[τ]=120MpaE2=2.0×105Mpa。

许用挠度：

[ω]

[λ]≤150。

（二）荷载计算及组合

（1）、计算荷载

根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001），荷载标准值如下：

①、Q1模板自重：

NG1=1.2KN/m2

②、Q2支架自重：

按搭设高度10m，腹板处立杆间距1×1，上下步距1.2m，计算，则腹板处Q2＝（10+9×1×2）×3.84×10/（1×1）＝107.5N/m2＝1.075KN/m2。

③、Q3钢筋砼重力：

分两种工况计算（腹板处和底板处）

钢筋砼容重γ=26KN/m3，第一取腹板处厚度按最大0.5m，高度2.3m，跨度为1米计算；第二取顶板最大厚度为0.4m，纵横跨度为1米计算；

NG3=γh1＝26×0.5×1.4×1＝18.2KN/m2。

NG3’=γh1＝26×0.4×1＝10.4KN/m2。

④、Q4施工人、机、料荷载

计算模板和肋板时：

NQ1=1.5KN/m2；

振捣砼时对模板产生的施工荷载：

Q=2KN/m2。

Q3=3.5KN/m2

⑤、Q5混凝土侧压力

混凝土对模板的最大侧压力F＝0.22×rc×t0×β1×β2×V0.5

rc为混凝土容重，取26KN/m3

t0为混凝土初凝时间，t0取5

β1为外加剂修正系数，取1.0

β2为塌落度修正系数，取1.15

V为混凝土浇筑速度，取2m/h

得F=65.78KN/m2

采用F＝rc×H＝25×0.6＝15KN/m2，计算结果小于65.78KN/m2，取小者。

⑥、Q6风荷载

Wk=0.7μz·μs·Wo

式中：

Wk——风荷载标准值（KN/m2）；

　　　μz——风压高度变化系数，查表得μz＝0.84；

　　　μs——风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定的竖直面取0.8；

　　　Wo——基本风压（KN/m2），查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），云南地区50年一遇基本风压Wo＝0.75KN/m2。

则风荷载Wk=0.35KN/m2。

（2）、荷载组合计算

支架采用极性荷载法，计算模板和方木采用容许应力法，支架与墩柱相连，用以抵抗风载。

（a）、验算方木强度时：

①+③+④。

（b）、验算立杆稳定性时：

1.2×（①+③+④）+0.9×1.4×（②+⑥）

（c）、验算侧模方木强度时：

（④+⑤）

（三）主承重梁大横杆及分配梁方木计算

主承重梁采用12×12cm方木，如图所示，沿线路长度方向设置。

小肋分配梁采用10×10cm方木，中心间距30cm。

腹板处小肋分配梁方木计算

截面力学特性：

10×10cm方木

W＝1003/6＝1003/6＝1.67×105mm3；

I＝a4/12＝0.14/12＝8.33×10-6m4；

A=bh＝10000mm2

荷载计算：

荷载q＝（1.5+18.2+3.5）×0.3＝6.96（KN/m）

①强度验算

按三跨连续梁计算，受力图见：

q=6.96KN/m，l=1m，查《建筑施工计算手册》（江正荣编著）得：

方木最大弯矩M=0.1×q×l2＝0.1×6.96×1＝0.696KN.m

最大剪力Q＝0.6*q*l=0.6*6.96*1=4.176KN

则σmax＝M/W＝4.17<[σ松]＝12MPa满足！

τmax＝1.5Q/A＝1.5*4.176*103/10000＝0.626<[τ]=1.5Mpa满足！

②刚度验算

挠度f＝0.677×q×l4/（100×E×I）

q＝6.96KN/ml＝1mE＝9×103MpaI=3.41×10-6m4

则f＝0.15mm

主承重梁验算

主承重梁采用12×12cm木方

截面力学特性：

W＝1203/6=0.288×106mm3；

I＝a4/12＝0.124/12＝17.3×10-6m4；

A=bh＝14400mm2

荷载计算：

荷载q＝（1.5+18.2+3.5）×1＝23.2（KN/m）

①强度验算：

按三跨连续梁计算，受力如图：

q=23.2KN/m，l=1m，

查《建筑施工计算手册》（江正荣编著）得：

方木最大弯矩M=0.1×q×l2＝0.1×23.2×1＝2.32KN.m

最大剪力Q＝0.6*q*l=0.6*23.2*1=13.92KN

则σ＝M/W＝8.06MPa<[σw]＝12MPa满足！

τmax＝1.5Q/A＝1.5*13.92*103/14400＝1.45<[τ]=1.5Mpa满足！

②刚度验算：

挠度f＝0.677×q×l4/（100×E×I）

q＝23.2KN/ml＝1mE＝9×103MPaI=17.3×10-6m4

则f＝0.14mm

方木的强度、刚度满足设计要求！

（四）支架验算

（1）、风荷载对立杆产生弯矩

计算公式：

Mw=1.4Lyl02WK/10　　　　　

　　式中：

Mw——单肢立杆弯矩（KN·m）；

　　　Ly——立杆纵矩，Ly＝1m；

　　　Wk——风荷载标准值，由前面荷载计算得Wk=0.35KN/m2。

　　　l0——立杆计算长度，l0＝h+2a＝1.2+2×0.3＝1.8m。

则Mw=0.0953KN·m

单根钢管W=5.078×103mm3

则立杆σ＝M/W＝18.77MPa<[σ钢]＝205MPa满足！

（2）、腹板支架单肢立杆轴向力

取1.2m高度横梁处计算。

计算公式：

Nw=【1.2（1+3+4）+0.9×1.4ΣNQI】×（Lx×Ly）

＝【1.2×（1.5+18.2+3.5）+0.9×1.4×（5.824+0.35）】×（1×1）

＝33.8KN＜40KN满足！

（3）、腹板支架立杆压弯强度

计算公式：

Nw/ΦA+0.9βMw/[γW（1-0.8Nw/NE）]≤f

　　式中：

β——有效弯矩系数，采用1.0；

　　　　　γ——截面塑性发展系数，钢管截面为1.15；

　　　　　W——立杆截面模量，W=5.078×103mm3；

　　　　　NE——欧拉临界力，NE=π2EA/λ2（E为材料弹性模量,λ为压杆长细比）。

E=2.1×105MpaA=（D2-d2）×π/4=（482-412）×π/4=489.3mm2

长细比λ=L0/i其中，L0=h+2a＝1.2+2×0.3＝1.2m，

回转半径i=（D2+d2）0.5/4=15.78mm，

则λ=1800/15.78=114.1＜150，可用，查表Φ=0.489

故NE=π2EA/λ2＝175186.7N=175.2KN

则立杆压弯强度＝69.2+7.4＝76.6MPa

6.5.3.3翼板处模板支架设计计算

（一）荷载计算及组合：

见6.5.6.2

（二）主承重梁大横杆及分配梁方木计算

主承重梁采用12×12cm方木，如图所示，沿线路长度方向设置。

小肋分配梁采用10×10cm方木，中心间距30cm。

翼板处小肋分配梁方木计算

截面力学特性：

10×10cm方木

W＝1003/6＝1003/6＝1.67×105mm3；

I＝a4/12＝0.14/12＝8.33×10-6m4；

A=bh＝10000mm2

荷载计算：

荷载q＝（1.5+10.4+3.5）×0.3＝4.64（KN/m）

小横杆分配梁承受的荷载小于腹板处，小横杆分配梁施工参数不变，因此强度及刚度可不验算，满足要求。

主承重梁验算

主承重梁采用12×12cm木方

截面力学特性：

W＝1203/6=0.288×106mm3；

I＝a4/12＝0.124/12＝17.3×10-6m4；

A=bh＝14400mm2

荷载计算：

荷载q＝（1.5+10.4+3.5）×0.9＝13.86（KN/m）

①

强度验算：

按三跨连续梁计算，受力如图：

q=13.86KN/m，l=0.9m，

查《建筑施工计算手册》（江正荣编著）得：

方木最大弯矩M=0.1×q×l2＝0.1×13.86×0.92＝1.123KN.m

最大剪力Q＝0.6*q*l=0.6*13.86*0.9=7.48KN

则σ＝M/W＝3.9MPa<[σw]＝12MPa满足！

τmax＝1.5Q/A＝1.5*7.48*103/14400＝0.78<[τ]=1.5Mpa满足！

②刚度验算：

挠度f＝0.677×q×l4/（100×E×I）

q＝13.86KN/ml＝0.9mE＝9×103MPaI=17.3×10-6m4

则f＝0.4mm

方木的强度、刚度满足设计要求！

（三）支架验算

（1）、风荷载对立杆产生弯矩

计算公式：

Mw=1.4Lyl02WK/10　　　　　

　　式中：

Mw——单肢立杆弯矩（KN·m）；

　　　　Ly——立杆纵矩，Ly＝0.6m；

　　　Wk——风荷载标准值，由前面荷载计算得Wk=0.35KN/m2。

　　　l0——立杆计算长度，l0＝h+2a＝1.2+2×0.3＝1.8m。

则Mw=0.0953KN·m

单根钢管W=5.078×103mm3

则立杆σ＝M/W＝18.77MPa<[σ钢]＝205MPa满足！

（2）、翼板支架单肢立杆轴向力

计算公式：

Nw=【1.2（1+3+4）+0.9×1.4ΣNQI】×（Lx×Ly）

＝【1.2×（1.5+10.4+3.5）+0.9×1.4×（4.374+0.35）】×（1×1）

＝33.8KN＜40KN满足！

（3）、翼板支架立杆压弯强度

翼板处立杆支架单肢立杆轴向力比腹板处小，因此，其压弯强度不需计算，满足要求。

则立杆压弯强度＝69.2+7.4＝76.6MPa

6.5.3.4地基承载力计算

根据中国建筑工业出版社出版的《施工结构计算与设计手册》，杆件自重传给地基的均布荷载：

Pk＝1.5×0.6×27×（0.18+0.15+0.1）/（0.6×0.6）＝29.03KN/m2。

梁自重、模板自重以及施工荷载等合计的均布荷载P＝1.5×（71.76+4+1.5）=115.89KN/m2。

因此，地基承载力均布均载PD＝29.03+115.89＝144.92KPa。

现浇梁地基处理计算：

腹板宽度:

B=0.5m垫层厚度:

h=0.15m

垫层底扩散后宽度：

b={B}+2×{h}

垫层顶面压力：

P1=29.03+1.2×（2.3×26.5+4+1.5）

P1=108.77Kpa

垫层底面压力：

P={P1}

P=108.77KPa

换填材料的密度γ=16

则基坑底部承载力必需满足以下公式：

{b}×{P}÷（{b}+2×{Z}×Tan（{θ}））+{Z}×{γ}

挖除表面松散淤泥及软弱人工填土,当基坑底部承载力为70Kpa时换填深度Z=0.6m时，换填料采用碎石时扩散角取θ=30，承载力可满足要求。

挖除表面松散淤泥及软弱人工填土,当基坑底部承载力为80Kpa时换填深度Z=0.4m时，换填料采用碎石时扩散角取θ=30，承载力可满足要求，换填宽度为:

1.5×2+3.8=6.8m。

挖除表面松散淤泥及软弱人工填土,当基坑底部承载力为90Kpa时换填深度Z=0.3m时，换填料采用碎石时扩散角取θ=25，承载力可满足要求。

挖除表面松散淤泥及软弱人工填土,当基坑底部承载力为100Kpa时换填深度Z=0.2m时，换填料采用碎石时扩散角取θ=20，承载力可满足要求。

因此，回填或换填压实处理后，硬化15cm厚C20砼垫层，地基承载力满足要求。

6.5.4支架预压

根据施工现场需要进行选择是否需要预压。

安装模板前，要对支架进行压预。

支架预压的目的：

1、检查支架的安全性，确保施工安全。

2、消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响，有利于桥面线形控制。

预压荷载为箱梁单位面积最大重量的1.2倍。

本方案采用加钢筋的办法进行预压。

为了解支架沉降情况，在预压之前测出各测量控制点标高，测量控制点按顺桥向每5米布置一排，每排4个点。

在加载混凝土重量的100%和120%后均要复测各控制点标高，加载120%预压荷载并持荷12、24、48小时后要再次复测各控制点标高，如果持荷后所测数据变化很小时，表明地基及支架已基本沉降到位，可用卸载，否则还须持荷进行预压，直到地基及支架沉降到位方可卸载。

卸载过程中注意安全。

卸载完成后，要再次复测各控制点标高，以便得出支架和地基的弹性变形量（等于卸载后标高减去持荷后所测标高），用总沉降量（即支架持荷后稳定沉降量）减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形（即塑性变形）量。

预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架的标高。

7.1贝雷片的布置

沿箱梁横断面方向设置20道贝雷片，间距：

肋板处45cm，其他90cm。

桁架顶部布设10x12cm方木，间距30cm，用铁丝或铁定与贝雷片主桁绑扎牢靠（预先在贝雷片主弦杆上绑扎调整方木）；方木在箱室肋部加密一倍，间距为15cm，方木长度为3m，交错布置，并使位于同一贝雷片上的方木接头不超过通过该贝雷片总面积的50%，做为底模板横肋，兼做贝雷片的上水平联；沿支架纵向每2.8m设横向钢结构联系一道，跨中加密为1m一道。

以保证20道贝雷片整体受力。

为保证贝雷片的整体稳定，在位于箱梁两外侧竖肋的三片桁架底部用75x8角钢与横向连接系焊接，组成下水平联，见图4

7.2贝雷桁架的设计检算

施工荷载主要由钢筋砼自重q1、模板自重q2、贝雷桁架q3、施工荷载q4、构成。

支架承受的总荷载为q=q1+q2+q3+q4+q4=320KN/M

强度验算

贝雷桁架纵向布置形式为20米简支梁，最不利情况发生在跨中10米处混凝土全部浇注完成。

按简支梁计算，最大弯矩：

Mmax=qL2/8=16000KN.M单片贝雷片承受最大弯矩（按荷载横向均匀分布计算，不考虑不均匀分布系数）：

M=Mmax/20=800<[M]=975KN.Mm满足要求。

（2）挠度计算

因贝雷片每节结构形式相同，可看作均质梁，并以简支梁模型检算，最大挠度为：

F=（5/384）ql4/（E1Ix）

=（5/384）X320X20004/（2.1x106x250500x20）

=1.3cm<2000/400=5cm

满足施工要求（其中贝雷架的惯性距Ix=250500cm4）

7.2贝雷片的安装和拆除

将每6片贝雷片拼装成整体桁架，用25吨汽车起吊就位，一联全部贝雷片安装完毕，加设横向支撑、上平联和下平联。

贝雷桁架采用整体落架法拆除。

在贝类桁架的底部（近支墩处）各设一根横梁，横梁用20T手拉葫芦悬吊在箱梁翼缘板承托上（在承托上预留悬吊孔），落架时先拆除支墩，再拆除桁架的平联，拔掉贝雷片间的连接销子，松动手动葫芦贝雷桁架脱模。

7.3钢管支墩的设计

7.3.1钢管支墩的布置

主要是解决的问题是：

在保证每排排架承载能力的前提下，保证钢管的整体稳定和抗倾覆能力。

具体措施：

钢管顶部与工字钢焊接牢靠，底部与预埋钢板焊接，沿钢管高度方向每4m用[14焊接一道横向连接撑，构成一个排架，将同一个承台上的两排架顶部用[14连接，形成上平联，两排架间用8道[14连接成人字撑。

使两排架形成一个受力整体，增加抗倾覆能力。

7.3.2钢排架的设计检算

按如下不利条件假设荷载：

每两个排架承受跨度为20米的箱梁钢筋砼重量，并按简支梁模型计算反力。

作用在排架上的荷载构成如下：

钢筋砼重力q1、工字钢自重q2、其他荷载q3,则每个排架承受的总荷载为：

P=q1+q2+q3=3200KN

由于每个排架承受的总荷载右20道贝雷片均匀分布在工字钢上，每处荷载为q=p/20=160KN计算。

上述钢架为对称钢架，取一半研究，