现浇连续梁碗扣式脚手架满堂支架设计及计算.docx

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现浇连续梁碗扣式脚手架满堂支架设计及计算

摘要：

碗扣式脚手架运用于现浇桥梁已是相当成熟的技术，其施工工艺简单、操作方便，乐宜高速公路象鼻立交工程中现浇箱梁施工中大量采用该体系支架。

本文以乐宜高速公路象鼻互通立交主线K135+525桥左幅第7联为例，详细论述了碗扣式脚手架满堂支架现浇箱梁施工支架的设计及计算过程，包括支架的初步设计、施工荷载的计算、支架底模的检算、支架纵、横梁的检算、支架立杆的检算、地基承载力的检算等内容。

支架的检算依据为施工荷载在支架各部件传递顺序，碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程：

箱梁钢筋混凝土和内模系统的自重及施工临时荷（活载）通过底模传递到横梁上，横梁以集中荷载再传递给纵梁，纵梁以支座反力传递到每根立杆，立杆通过底托及方木传递至钢筋混凝土基础、地基。

关键词：

碗扣式脚手架满堂支架现浇梁施工设计计算

1工程概况…………………………………………………３

1.1总概况………………………………………………３

1.2主线k135+525桥左幅第7联………………………3

2支架初步设计……………………………………………3

2.1立杆及横杆的初步设计……………………………3

2.2底模、纵横梁的初步设计…………………………4

2.3碗扣式满堂支架搭设布置图………………………4

3支架检算…………………………………………………5

3.1荷载计算……………………………………………5

3.2底模检算……………………………………………7

3.3横梁检算……………………………………………8

3.4纵梁检算…………………………………………10

3.5立杆检算……………………………………………12

3.6地基承载力检算……………………………………14

3.7结论…………………………………………………16

4结束语……………………………………………………16

1工程概况

1.1总概况

乐宜高速象鼻互通立交位于宜宾市以北约10km处象鼻镇，为连接己通车内宜高速公路和拟建的宜泸高速公路而设，互通区起点里程为K135+260，终点里程为K137+950，互通区内共设主线桥4桥，匝道桥6座，桥梁的形式主要为3跨或4跨为一联现浇连续箱梁。

施工方案确定中对于地基承载力高、墩柱高度小于15m的桥跨考虑采用碗扣式脚手架搭设满堂红作为支架体系，整个象鼻互通工程共计有22联现浇箱梁采用该体系。

1.2主线K135+525桥左幅第7联

本联跨上部结构为19+19+15m钢筋混凝土现浇连续箱梁，箱梁高度为1.4m，底板、顶板厚度均为0.25m，桥面宽为12m，底板宽为7.5m，共有408.9m3C40混凝土。

下部为1.6×1.6m和1.4×1.4m钢筋混凝土方墩，墩柱倒角为0.2×0.2m，墩柱平均高度为7m。

2支架初步设计

2.1立杆及横杆的初步设计

根据经验及初略计算，来选定立杆间距。

腹板箱梁重Q1=26×1.4=36.4kn/m2，空心段箱梁重Q2=26×0.5=13kn/m2，底板宽b=7.5m，箱梁长s=53m，单根立杆允许承载力估算保守取[N]=40kn。

腹板处每平方米需要立杆根数：

1.2Q1/[N]=1.1；取安全系数1.3，则为1.43。

空心段每平方米需要立杆根数：

1.2Q2/[N]=0.4；取安全系数1.3，则为0.52.

所以选定空心段底板立杆纵横向间距为：

0.9×0.9=0.81m2＜1/0.52=1.92m2，满足要求。

腹板及中、端横梁等实心处立杆间距为：

0.6×0.9=0.54m2＜1/1.43=0.70m2，满足要求。

由于箱梁高仅为1.4m，立杆间距一般取1.2m。

2.2底模、纵横梁的初步设计

底模采用竹胶板。

根据经验，由于箱梁高度仅为1.4m，一般选用1.5cm厚的高强度竹胶板。

纵横梁均采用方木，宽度均为0.1m，方木允许受弯强度为[σ]=12Mpa，纵梁高为h1，横梁高为h2。

据经验及初略计算，来选定纵梁的高度、横梁的高度及横梁间距。

横梁间距一般选择0.3m。

根据公式[σ]=M/W、M=QL2/8及W=bh2/6，得出h=

。

纵梁高h1的确定:

取Q=36.4×0.9=32.76kn/m，L=0.9m，b=0.1m，[σ]=12Mpa，得出h1=0.13m，故取0.15m；

横梁高h2的确定:

取Q=36.4×0.3=10.92kn/m，L=0.9m，b=0.1m，[σ]=12Mpa，得出h1=0.074m，故取0.1m。

2.3碗扣式满堂支架搭设布置图

3支架检算

碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程：

箱梁钢筋混凝土和内模系统的自重及施工临时荷（活载）通过底模传递到横梁上，横梁以集中荷载再传递给纵梁，纵梁以支座反力传递到每根立杆，立杆通过底托及方木传递至钢筋混凝土基础、地基。

下面以这种力的传递方式依次对支架的底模、横梁、纵梁、立杆、地基承载力进行检算。

3.1荷载计算

3.1.1竖向荷载计算

①本桥钢筋混凝土配筋率>2%，所以钢筋混凝土容重取26Kn/m3，以K135+525桥左幅第7联为例，箱梁混凝土体积为408.9m3，所以按照最不利工况，将翼缘板部分的混凝土重量折算到底板上，混凝土的容重如下计算：

F1=V×γ÷V’=32.24kn/m3

式中：

V为整联箱梁混凝土体积；

γ为钢筋混凝土的容重，取26KN/m3；

v’为除去翼缘板箱梁混凝土体积。

对于腹板、横梁等实心段，混凝土高度h1=1.4m，空心段混凝土高度为h2=0.5m。

故，实心段混凝土容重：

F1a=F1×h1=45.14kPa，

空心段混凝土容重：

F1b=F1×h2=16.12kPa。

②模板自重，一块1.22m×2.44m竹胶板的质量为32kg：

F2=32kg×9.8N/kg÷（1.22m×2.44m）=105.35Pa

③纵横梁方木荷载：

方木：

g1=0.1m×0.1m×7.5m×（1/0.25+1）×γ÷（7.5m×1m）=0.375kpa

方木：

g2=0.1m×0.15m×11×γ÷7.5m=0.165kpa

式中：

γ——取

④内模及支撑荷载，取3kpa：

F3=3kpa

⑤临时荷载

施工人员及机具：

G1=2.5kPa

振捣荷载：

G2=2.0kPa

则临时荷载为：

G=4.5kpa

3.1.2水平荷载计算

根据《桥涵施工手册》查得：

①混凝土振捣时对侧模的荷载取：

②新浇混凝土对侧模的最大侧压力取以下两者的较大值：

式中：

--混凝土的容重，取26Kn/m3；

k--外加剂影响修正系数，不掺外加剂取1，否则取1.2；

--混凝土浇注速度，取0.5

；

--有效压头高度，由v/T=0.5/25=0.02＜0.035，

故，

--混凝土入模温度，取25

故有：

正常计算应计算风载，但是由于宜宾地区常年均为微风，可以不考虑风载。

3.2底模检算

A、模板的力学性能（取10cm宽度模板进行计算）

①弹性模量（厂家提供数据）

E=948Mpa

②截面惯性矩

I=bh3/12=0.1×0.0153/12=2.813×10-8m·

③截面抵抗矩

W=bh2/6=0.1×0.0152/6=3.75×10-6m3

B、模板受力计算

底模下的横梁间距30cm，可以把底模简化为三跨连续梁进行计算，其弯矩最大值位于跨中两支座处截面、挠度最大值位于边跨跨中截面。

按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段进行验算，空心段荷载较实心段小，故不进行验算。

强度检算荷载组合为：

①+②+④+⑤；刚度检算荷载组合为：

①+②+④

①底模强度检算

q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.2kPa

q=q’×0.1m=64.2×0.1=6.42kN/m

查表Ⅱ-3，Mmax=1/10×ql2=0.040kN·m

σ=Mmax/W=15.4MPa≤［σW］=47MPa满足要求。

本支架各部件（除去立杆）均为受弯构件，仅需要检算弯矩，下同不再赘述。

②底模刚度验算

q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=57.87kPa

q=q’×0.1m=57.87×0.1=5.79kN/m

查表Ⅱ-3，f=0.677×ql4/100EI=0.19mm

≤［f］=0.3m/400=0.75mm满足要求。

3.3横梁检算

A.横梁力学性能

①弹性模量

E=10×103Mpa

②截面惯性矩

I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

③截面抵抗矩

W=bh2/6=0.1×0.12/6=0.167×10-3m3

B、横梁受力计算

横梁间距0.3cm，可以把横梁简化为三跨连续梁进行计算，其弯矩最大值位于跨中两支座处截面、挠度最大值位于边跨跨中截面。

按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段进行验算，空心段荷载较实心段小，故不进行验算。

按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段和空心段分别进行验算。

强度检算荷载组合为：

①+②+③+④+⑤；刚度检算荷载组合为：

①+②+③+④

①横梁强度验算

q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.2kPa

q=q’×0.3m+g=19.34kN/m

式中g为方木自重，g=7.5kn/m3×0.1m×0.1m=0.075kn/m

查表Ⅱ-3，Mmax=0.1×ql2=0.7kN·m

σ=Mmax/W=4.2MPa≤［σW］=12MPa满足要求。

查表Ⅱ-3，最大支座反力R=1.1ql=1.1×19.34×0.6=12.76kn

②横梁刚度验算

q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=57.87kPa

q=q’×0.25m+g=57.87×0.25+0.075=17.44kN/m

式中g为方木自重，g=7.5kn/m3×0.1m×0.1m=0.075kn/m

查表Ⅱ-3，f=0.677ql4/100EI=0.9mm

≤［f］=0.6m/400=1.5mm满足要求。

3.4纵梁检算

A.纵梁的力学性能

①弹性模量

E=10×103Mpa

②截面惯性矩

I=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5m4

③截面抵抗矩

W=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3

B、纵梁验算

对腹板等实心段纵梁进行验算，因为跨度一致，所以如果实心段纵梁满足要求，空心段也能满足要求，故不对空心段的纵梁进行验算。

实心段简化为三跨连续梁进行验算，并且集中荷载对称布置。

纵梁受到10个横梁集中荷载和自重均布荷载的作用，计算弯矩和挠度的时候，可以按照集中荷载和均布荷载两种形式进行叠加。

集中荷载P=R=12.76KN

均布荷载q=11.261×9.8=0.110kN/M,纵梁容重为11.261kg/m

最大弯矩位于跨中两支座处的负弯矩：

查表Ⅱ-3，Mmax=0.267Pl+0.1ql2=3.12kN·m；

σ=Mmax/W=8.32MPa≤［σW］=12MPa满足要求。

最大挠度位于边跨跨中：

查表Ⅱ-3，f=1.883Pl3/100EI+0.677ql4/100EI=0.6mm

≤［f］=0.9m/400=2.25mm满足要求。

查表Ⅱ-3，支座最大反力：

R=2.267P+P+1.1ql=41.8KN

《简明施工计算手册》附表Ⅱ-3

3.5立杆检算

立杆的检算，很多资料采用单根立杆所承受的投影面积荷载这种简单的方法进行计算，而在理论上应该采用纵梁对立杆的支座反力进行计算。

下面按这两种方式分别进行计算。

3.5.