现浇梁满堂支架计算书.docx

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现浇梁满堂支架计算书

海西高速公路网厦沙线三明段A10合同段

H匝道3号桥现浇箱梁满堂支架计算书

编制：

张智

复核：

审核:

中铁四局集团有限公司厦沙高速公路A10标项目经理部

二零一四年十一月

1工程概况

（1）箱梁构造

H匝道3号桥起终点桩号为HK0+601.5～HK0+957，桥长355.5m，最大桥高约30m，桥面宽10.5m，上部现浇梁段采用（2×40+3×31）米等截面预应力混凝土现浇连续箱梁，全桥位于半径R=390m圆曲线及缓和曲线内，墩台基础均采用径向布置。

现浇箱梁为单箱两室形式，本计算书取第二跨现浇梁作支架结构检算。

第二跨箱梁顶宽10.5m，底宽6.5m，悬臂2m，最大梁高2.3m。

箱梁横截面尺寸如下图所示。

图1-1箱梁横截面图

（2）支架构造

碗扣式满堂支架采用规格为Φ48×3.5的杆件，满堂支架自下往上布设为：

水泥稳定碎石垫层+可调底座+立杆+可调顶托+横向10#工字钢+纵向10cm×10cm方木+1.5cm厚优质竹胶板。

立杆横向间距间距60cm，立杆纵向间距90cm。

水平杆间距为90cm。

纵向剪刀撑每5排设置一道，横向剪刀撑每4排设置一道。

支架高度大于4.5m时，顶端和低部设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距小于4.5m。

距底部支撑点小于20cm高度内设置扫地杆。

支架布设横截面图如下图所示。

图1-2支架布设横断面图

2计算目标

本计算书的计算目标为：

（1）验算竹胶板的强度和刚度是否满足要求；

（2）验算底模板下方木的强度和刚度是否满足要求；

（3）验算工字钢的强度和刚度是否满足要求；

（4）验算立杆的强度和稳定性是否满足要求；

（5）验算地基承载力是否满足要求。

3计算依据

（1）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社，2011）

（2）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）

（3）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）

4材料特性及参数取值

（1）材料特性

混凝土自重：

26kN/m3

10#工字钢：

[σ]=205MPa[τ]=125MPaE=2.05×105MPaW=49cm3I=245cm4

立杆：

[σ]=205MPa

方木：

[σ]=17MPaE=104MPa

地基容许应力：

[σ]=140kPa

竹胶板：

[σ]=50MPaE=4000MPa

（2）参数取值

1）竹胶板自重：

取0.15kN/m2

2）10cm×10cm方木每米自重：

8×0.1×0.1×1=0.08kN/m，按间距20cm考虑，则每平方米自重为0.08×5=0.4kN/m2

3）10#工字钢：

11.2kg/m，按间距90cm考虑，则每平方米自重为

4）内模板（含支架）自重：

取2kN/m2

5）混凝土振捣产生荷载：

取2kN/m2

6）施工活载：

取2.5kN/m2

7）计算构件强度时，永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4；计算构件变形时各类分项系数均取1.0。

5计算过程及结果分析

5.1荷载集度计算

翼缘板区自重集度：

q1=0.3×26=7.8kN/m2

腹板区自重集度：

q2=2.3×26=59.8kN/m2

箱室区自重集度：

q3=0.5×26=13kN/m2

模板自重集度：

q4=0.15+0.4+0.13=0.7kN/m2

内模板自重集度：

q5=2kN/m2

混凝土振捣荷载集度：

q6=2kN/m2

施工活载集度：

q7=2.5kN/m2

5.2立杆承载力计算

（1）荷载计算

无风荷载时，单肢立杆轴向力计算公式：

N=[1.2（N1+N2）+1.4（N3+N4）]LxLy

式中：

N1——混凝土自重标准值，kN/m2；

N2——模板支架荷载标准值，kN/m2；

N3——混凝土振捣荷载标准值，kN/m2；

N4——施工活载标准值，kN/m2；

Lx、Ly——单肢立杆纵横向间距，m。

翼缘板区：

N1=[1.2×（7.8+0.7）+1.4（2+2.5）]×0.9×0.6=9.0kN

腹板区：

N2=[1.2×（59.8+0.7）+1.4（2+2.5）]×0.9×0.6=42.6kN

箱室区：

N3=[1.2×（13+0.7+2）+1.4（2+2.5）]×0.9×0.6=13.7kN

通过以上计算可知，计算最大应力时取腹板区荷载42.6kN，以下计算均以腹板区作为验算区域。

（2）立杆力学参数

碗扣式脚手架采用Φ48×3.5立杆，外径D=48mm，内径d=41mm，内外径之比α=d/D=0.854

截面抗弯刚度：

截面惯性矩：

截面面积：

截面回转半径：

（3）立杆强度及稳定性验算

立杆强度验算：

符合要求。

立杆稳定性验算：

立杆步距为90cm，则长细比λ=L/i=900/15.78=57.0，查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录E：

φ=0.829。

符合要求。

由于无风荷载下，立杆强度和稳定性在比较偏安全范围内，故不计算组合风荷载时的承载力验算。

5.3底模板计算

底模板背肋（方木）间距为20cm，竹胶板厚度为1.5cm，铺于纵向方木上，纵向取1m间距计算，为单向板受力。

取荷载最大区域腹板进行验算。

竹胶板弹性模量E=4000MPa，容许应力[σ]=50MPa。

竹胶板厚度δ=15mm

纵向间距L1=1000mm

横向间距L2=200mm

L1/L2=1000/200=5＞2（单向板）

则计算跨径L=L2=200mm

模板承受线性荷载为：

q=[1.2×（59.8+0.7）+1.4（2+2.5）]×1=78.9kN/m

考虑板的连续性，其强度和刚度可按下式计算：

产生最大弯矩值：

截面抗弯刚度：

截面惯性矩：

最大弯曲正应力：

模板强度满足要求。

考虑竹胶板的背肋为10cm×10cm方木，面板实际净跨径为L0=100mm，故最大挠度为：

模板刚度满足要求。

5.4纵向方木计算

纵向10cm×10cm方木，横向间距为20cm，搭设于间距为90cm的工字钢上，则计算跨径L=0.9m，按简支梁进行计算。

方木容许应力[σ]=17MPa，弹性模量E=104MPa

承受线性荷载：

q=[1.2×（59.8+0.7）+1.4（2+2.5）]×0.2=15.8kN/m

产生最大弯矩：

截面抗弯刚度：

截面惯性矩：

最大弯曲正应力：

方木强度满足要求。

最大挠度：

方木刚度满足要求。

5.5横向10#工字钢计算

10#工字钢横向布设与支架上，为多支承点连续杆件，承受方木传递的间断均布荷载。

为简化计算并偏安全考虑，按满布均布荷载简支梁计算，如图5.5-1所示。

取荷载最大区域腹板进行验算。

10#工字钢力学参数如下表5.5-1。

表5.5-110#工字钢力学特性

材料

[σ]（MPa）

[τ]（MPa）

E（MPa）

I（cm4）

W（cm3）

S（cm3）

D（mm）

10#工字钢

205

125

2.05×105

245

49

28.2

4.5

图5.5-1工字钢简支受力图

承受线性荷载：

q=[1.2×（59.8+0.7）+1.4（2+2.5）]×0.9=71kN/m

产生最大弯矩：

最大剪力：

最大弯曲正应力：

最大剪力：

工字钢强度满足要求。

最大挠度：

工字钢刚度满足要求。

5.6地基承载力计算

立杆截面承受支架构件的自重荷载按下式计算：

Gk=a×H0×（gk1+gk2+gk3）

式中：

H0——立杆高度，取30m；

a——立杆纵距，0.9m；

gk1——基本构架杆的平均自重荷载，取0.18kPa；

gk2——配件平均自重荷载，取0.15kPa；

gk3——局部杆件平均自重荷载，取0.1kPa。

则Gk=0.9×30×（0.18+0.15+0.1）=11.6kN

杆件自重传给地基的均布荷载：

取Pk=1.5PGk=1.5×21.5=32.3kPa

箱梁自重、模板自重、施工活载等合计均布荷载：

P=1.2×（59.8+0.7）+1.4（2+2.5）=78.9kPa

地基承载力均布荷载为：

PD=P+Pk=32.3+78.9=111.2kPa＜[σ]=140kPa

故地基承载力满足满足要求。