满堂式碗扣支架设计及计算书.docx
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满堂式碗扣支架设计及计算书
满堂式碗扣支架设计及计算书
连马路跨线桥桥梁上部采用预应力砼连续箱梁，跨径组合为（4×25）+（25+35+25）+（5×25）m。
断面采用单箱三室斜腹板断面。
25m基本跨连续箱梁梁高1.6m，箱顶宽19.0m，悬臂长2.5m，悬臂根部高0.5m,边腹板采用斜腹板，斜度为1/2.2,底板宽13m。
（25+35+25）m连续箱梁采用变截面形式，跨中梁高1.6m，高跨比1/21.88,支点梁高2.0m，高跨比1/15.625，底板宽随箱梁高度变化，宽度12.636～13.0m。
为此，依据设计图纸、公路桥涵施工技术规范、地质情况，并充分结合现场的实际施工状况，为便于该区段连续箱梁的施工，保证箱梁施工的质量、进度、安全，我部采用满堂式碗扣支架组织该桥第一、三联预应力混凝土连续箱梁现浇施工。
一、满堂式碗扣件支架方案介绍
满堂式碗扣支架体系由支架基础（现有石大公路砼路面）、10cm×15cm木垫板（地基相对薄弱处）、Φ48×3.5mm碗扣立杆（材质为A3钢）、横杆、斜撑杆、可调节底座及顶托、15cm×15cm方木做纵向分配梁、10cm×10cm方木横向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。
15cm×15cm木方分配梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，其上为10cm×10cm木方横向分配梁，中横梁处间距按25cm布置，跨中处间距按30cm布置，箱梁底模板采用定型15mm厚大块竹胶模板。
根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定，每孔支架立杆布置:
纵桥向为:
28*90cm共计28排。
横桥向立杆间距为：
2*90cm+21*60cm+2*90cm，支架立杆步距为120cm，在横梁和腹板部位的支架立杆步距加密为60cm，支架在桥纵向每480cm间距设置剪刀撑；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托安置在原有石大公路路面上，原有泥浆池或承台基坑回填部分支架底托安置在10cm×15cm木垫板上。
以确保地基均衡受力。
二、模板、支架及基础验算
连马路跨线桥第一、三联箱梁支架采用碗扣式脚手架，满堂红搭设，碗扣式钢管D=4.8cm，壁厚t=3.5mm。
立杆纵横间距90cm×60cm。
步距120cm，支架顶托上顺桥方向放置15cm×15cm方木，在方木上横桥放置10cm×10cm方木，间距30cm，模板均采用定型15mm厚大块光面高强度竹胶模板。
（一）资料
①WDJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管，根据资料查得A3钢材抗拉、抗压轴向力[σ]=140Mpa，弯向应力[σw]=145Mpa，弹性模量E=2.05×105MPa，回转半径I=1.58cm，截面积A=4.89cm2，钢筋混凝土容重γ＝26kN/m3。
②落叶松方木容许拉应力[σw]=14.5MPa，容许弯应力[σ]=14.5Mpa，抗剪强度设计值[т]=1.44Mpa，弹性模量E=11x103MPa，容重6KN/m3；
③竹胶板弹性模量[E]＝0.1×105Mpa，弯曲应力［σw］＝15Mpa。
④立杆、横杆承载性能：
立杆
横杆
步距（m）
允许载荷（KN）
横杆长度（m）
允许集中荷载（KN））
允许均布荷载（KN）
0.6
40
0.9
6.77
14.81
1.2
30
1.2
5.08
11.11
1.8
25
1.5
4.06
8.80
2.4
20
1.8
3.39
7.40
⑤根据现场实际情况，本桥位处石大公路现有公路混凝土路面上，故其地基承载力可不予验算，只验算泥浆池及承台基坑回填部分基础地基承载力。
（二）荷载分析计算
①箱梁实体荷载：
根据梁的跨中横断面面积为S=10.96m2，中横梁处横断面面积为S=23.5m2，按中横梁处为最不利位置进行验算，顺桥向均布荷载每延米自重为：
跨中处横断面均布荷载q1-1=（10.6m2×26KN/m3）/13.0m=21.92KN/m2
中横梁横断面均布荷载q1-2=（23.5m2×26KN/m3）/13.0m=47.0KN/m2
②模板及支架自重：
q2=4KN/m2
③施工人员、施工材料及小型机具荷载:
q3=2.0KN/m2
④振捣砼产生的振动荷载：
q4=2.0KN/m2
（三）底模计算
箱梁底模采用高强度竹胶板，竹胶模板厚图τ=15mm，中横梁处背后小楞间距按25cm布置，跨中处背后小楞间距按30cm布置，验算强度分别采用宽度25cm及30cm的平面竹胶板。
3.1模板的力学性能
①弹性模量：
E=0.1×105Mpa
②截面惯性矩（间距25）:
I=bh3/12=25×1.53/12=7.03cm4
（间距30）:
I=bh3/12=30×1.53/12=8.44cm4
③截面抵抗矩（间距25）:
W=bh2/6=25×1.52/6=9.38cm3
（间距30）:
W=bh2/6=30×1.52/6=11.25cm3
④模板截面积（间距25）：
A=bh=25×1.5=37.5cm2
（间距30）:
A=bh=30×1.5=45.0cm2
3.2模板强度验算：
3.2.1中横梁处箱梁底模强度验算
中横梁处箱梁底模板背后小楞间距按25cm布置，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：
荷载组合：
q=（q1-2+q2+q3+q4）L
=（47.0+4.0+2.0+2.0）×0.25
=13.75=KN/m
跨中最大弯矩：
M=qL2/8=13.75×0.252/8=0.107KN.m
跨中最大弯应力：
σw=M/W=0.107/9.38=11.41MPa＜〔σw〕=15Mpa
故中横梁处箱梁底模强度合格。
3.2.2跨中处箱梁底模强度验算
跨中处箱梁底模背后小楞间距按30cm布置，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：
荷载组合：
q=（q1-1+q2+q3+q4）L
=（21.92+4.0+2.0+2.0）×0.30
=8.98=KN/m
跨中最大弯矩：
M=qL2/8=8.98×0.302/8=0.101KN.m
跨中最大弯应力：
σw=M/W=0.101/11.25=8.98MPa＜〔σw〕=15Mpa
故跨中处箱梁底模强度合格。
3.3挠度验算：
从竹胶板下方木楞布置可知，竹胶板可看作多跨连续梁，按三跨等跨均布荷载作用连续梁进行计算,均布荷载作用下的挠度计算公式：
f=
3.3.1中横梁处箱梁底模挠度验算
中横梁处底模计算宽度取25cm，因此作用模板上均布荷载
荷载组合：
q=（q1-2+q2+q3+q4）L
=（47.0+4.0+2.0+2.0）×0.25
=13.75=KN/m
截面惯性矩（间距25）:
I=bh3/12=25×1.53/12=7.03cm4
f=
=
=0.60mm<[f]=
=0.75mm
故中横梁处箱梁底模挠度合格
3.3.2跨中处箱梁底模挠度验算
跨中处底模计算宽度取30cm，因此作用模板上均布荷载
荷载组合：
q=（q1-1+q2+q3+q4）L
=（21.92+4.0+2.0+2.0）×0.30
=8.98=KN/m
截面惯性矩（间距30）:
I=bh3/12=30×1.53/12=8.44cm4
f=
=
=0.67mm<[f]=
=0.75mm
故跨中处箱梁底模挠度合格
综上：
箱梁底模采用15mm厚竹胶板满足要求
（四）横向分配梁10cm×10cm方木验算
4.1中横梁处横向分配梁验算
中横梁处箱梁底模下设10cm×10cm方木作横向分配梁，按中对中间距25cm布置，计算跨径60cm，横向分配梁承受箱梁底模传递的均布荷载q，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：
荷载组合：
q=（q1-2+q2+q3+q4）L
=（47.0+4.0+2.0+2.0）×0.25
=13.75KN/m
截面惯性矩:
I=bh3/12=10×103/12=8.33×102cm4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=10×102/6=1.67×102cm3
跨中最大弯矩M=qL2/8=13.75×0.62/8
=0.619KN·m
落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa，弹性模量E=11x103MPa
横梁弯拉应力：
σ=M/W=0.619×103/1.67×102×10-6
=3.71MPa<[σ]=14.5Mpa
横梁挠度：
f=
=
=0.25mm<[f]=
=1.5mm
中横梁处横向分配梁强度及刚度满足要求
4.2跨中处横向分配梁验算
跨中处箱梁底模下设10cm×10cm方木作横向分配梁，按中对中间距30cm布置，计算跨径60cm，横向分配梁承受箱梁底模传递的均布荷载q，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：
荷载组合：
q=（q1-1+q2+q3+q4）L
=（21.92+4.0+2.0+2.0）×0.30
=8.98=KN/m
截面惯性矩:
I=bh3/12=10×103/12=8.33×102cm4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=10×102/6=1.67×102cm3
跨中最大弯矩M=qL2/8=8.98×0.62/8
=0.404KN·m
落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa，弹性模量E=11x103MPa
横梁弯拉应力：
σ=M/W=0.404×103/1.67×102×10-6
=2.42MPa<[σ]=14.5Mpa
横梁挠度：
f=
=
=0.16mm<[f]=
=1.5mm
跨中处横向分配梁强度及刚度满足要求
综上：
横向分配梁强度及刚度满足要求。
（五）纵向分配梁15cm×15cm方木验算
纵向分配梁为15cm×15cm的方木，跨径为0.9m，间距为60cm。
截面惯性矩:
I=bh3/12=15×153/12=4.22×103cm4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=15×152/6=5.63×102cm3
0.9m纵梁上承担3根横梁的重量：
0.1×0.1×0.6×7.5×3=0.135KN
横梁施加在纵梁上的均布荷载为：
0.135KN/0.9m=0.15KN/m
q=（q1-2+q2+q3+q4）L+0.135
=（47.0+4.0+2.0+2.0）×0.9+0.15
=49.65KN/m
跨中最大弯矩M=qL2/8=49.65×0.92/8=5.03KN·m
落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa，弹性模量E=11x103MPa
1、纵梁弯拉应力：
σ=M/W=5.03×103/5.63×102×10-6
=8.93MPa<[σ]=14.5Mpa
故：
纵梁弯拉应力满足要求
2、纵梁刚度：
f=
=
=0.91mm<[f]=
=2.25mm
故：
纵梁刚度满足要求
综上：
纵梁满足要求。
（6）满堂支架立杆验算
6.1立杆承重计算
碗扣时支架立杆步距为120cm时，其设计承重力为：
30KN/根；
按中横梁处为最不利位置进行验算，最大分布荷载：
荷载组合：
q=q1-2+q2+q3+q4
=47.0+4.0+2.0+2.0=55KN/m2。
碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，则
单根立杆受力为：
N＝0.6×0.9×55.0=29.7KN<[N]=30KN
故立杆承重满足要求。
6.2立杆稳定性验算
立杆横杆步距最大值为1.2m，故l0=1.2m。
立杆长细比λ=l0/i=1200/[0.35×（48+41）/2]=77
其中i为碗扣式钢管的截面回转半径
查《路梁
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