满堂支架计算.docx

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满堂支架计算

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摘要：

满堂支架是现浇梁板比较常见的支撑体系，对现浇梁板的施工安全及质量起着至关重要的作用，本文结合毕都高速法窝枢纽互通C匝道桥现浇箱梁的施工，介绍了满堂支架的设计及验算方法。

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　　关键词：

箱梁支架设计验算

　　中图分类号：

S611文献标识码：

A

　　一、工程概况

　　杭瑞高速毕节至都格（黔滇界）公路法窝枢纽互通C匝道跨线桥上部构造为预应力混凝土等高截面现浇连续箱梁（两箱单室），桥长254.46m，箱梁顶面宽8.5m，底面宽4.5，箱梁梁高为1.4m；第一联（3*20）、第二联（3*20）、第三联（3*20）、第四联（14.2+2*20+14.2）；中支点横隔梁厚180㎝，边支点横隔梁厚130㎝，每跨跨中设置横隔梁一道，横隔梁厚50㎝，腹板厚50-70㎝。

采用满堂支架进行施工，

　　二、现浇箱梁满堂支架布置设计

　　采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用

步距支架自重q7的计算值（kPa）

　　60cm×60cm×120cm2.94

　　60cm×90cm×120cm2.21

　　3、荷载计算

　　⑴箱梁自重——q1计算

　　由于C匝道桥第二联箱梁为高墩，因此我们选取C匝道桥第二联为验算对象，且取A－A截面、B－B截面（中支点横隔板）C－C截面（边支点横隔板）三个代表截面进行箱梁自重计算，并对三个代表截面下的支架体系进行检算。

　　A-A截面q1计算

　　根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=4.695m2则：

　　q1＝=＝

　　取1.2的安全系数，则q1＝27.13×1.2＝32.55kPa

　　B-B截面（中支点横隔板梁）处q1计算

　　根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=7.6m2则：

　　q1＝=＝

　　取1.2的安全系数，则q1＝43.91×1.2＝52.69kPa

　　C-C截面（边支点横隔板梁）处q1计算

　　根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=8.688m2则：

　　q1＝=＝

　　取1.2的安全系数，则q1＝42.62×1.2＝51.15kPa

　　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=25℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

　　砼的初凝时间为to=200/（T+15）=200/（25+15）=5

　　根据F=0.22γctoβ1β2√V=0.22*25*5*1.2*1.15*√1.2=41.572KN/㎡

　　其中γc为砼的重力密度，取25KN/m3，

　　β1为外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；

　　β2为混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15；

　　V为混凝土地的浇筑速度，取1.2m/h。

　　另根据F=γcH=25*1.4=33.6KN/㎡

　　其中H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度，m

　　选取两值中的最小值作为新浇砼对侧模的压力，即q5=33.6KN/㎡

（二）、结构检算

　　1、扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算

　　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。

（1）B-B截面（中支点横隔板梁）处

　　在墩顶两侧各8米范围内及横隔板下1米范围内的支架采用60cm×60cm×120cm的布置形式。

　　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，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=33.1kN（查路桥施工计算手册中表13－5）。

　　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=0.6×0.6×52.69=18.97KN

　　NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN

　　ΣNQK=0.6×0.6×（q3+q4+q7）=0.36×（1.0+2.0+2.94）=2.139KN

　　则：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（18.97+0.36）+0.85×1.4×2.139=25.74KN＜［N］＝33.1kN，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）；

　　f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2（查《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《路桥施工计算手册》表13-4得i＝15.78㎜。

　　长细比λ＝L/i。

　　L—水平步距，L＝1.2m。

　　于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.744。

　　MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

　　MW=0.85×1.4×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：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

　　La—立杆纵距0.6m；

　　h—立杆步距1.2m，

　　故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.0953KN

　　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＝25.74×103/（0.744×489）+0.0953×106/（5.08×103）＝89.51KN/mm2≤f＝205KN/mm2

　　计算结果说明支架是安全稳定的。

　　A-A截面处

　　在跨中4-16米范围内的支架采用60cm×90cm×120cm的布置形式。

　　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，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=33.1kN（查路桥施工计算手册中表13－5）。

　　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=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×32.55=17.58KN

　　NG2K=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN

　　ΣNQK=0.6×0.9×（q3+q4+q7）=0.54×（1.0+2.0+2.21）=2.813KN

　　则：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（17.58+0.54）+0.85×1.4×2.813=25.09KN＜［N］＝33.1kN，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）；

　　f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2（查《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《路桥施工计算手册》表13-4得i＝15.78㎜。

　　长细比λ＝L/i。

　　L—水平步距，L＝1.2m。

　　于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.744。

　　MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

　　MW=0.85×1.4×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：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

　　La—立杆纵距0.9m；

　　h—立杆步距1.2m，

　　故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.143KN

　　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＝25.09×103/（0.744×489）+0.143×106/（5.08×103）＝97.11KN/mm2≤f＝205KN/mm2

　　计算结果说明支架是安全稳定的。

　　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

　　采用第二联60m验算支架抗倾覆能力：

　　跨中支架宽10.5m，长60m采用60×90×120cm跨中支架来验算全桥：

　　支架横向18排；

　　支架纵向67排；

　　支架平均高度按15m（根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，满堂脚手架步距为1.2，支架高宽比不大于2）；

　　顶托TC60共需要18×67=1206个；

　　立杆需要18×67×15=18090m;

　　纵向横杆需要18×15/1.2×60=13500m；

　　横向横杆需要67×15/1.2×10.5=8794m；

　　故：

钢管总重（18090+13500+8794）×3.841=155.115t;

　　顶托TC60总重为：

1206×7.2=8.68t；

　　故q=（155.115+8.68）×9.8=1605.19KN；

　　稳定力矩=y×Ni=10.5/2×1605.19=8427.25KN.m

　　依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

　　跨中60m共受力为：

q=0.927×15×60=834.3KN；

　　倾覆力矩=q×15/2=834.3×10=6257.25KN.m

　　K0=稳定力矩/倾覆力矩=8427.25/6257.25=1.35>1.3

　　计算结果说明本方案满