基于midas满堂支架验算报告.docx
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基于midas满堂支架验算报告
目录
1工程概况2
2参考资料3
3数值模型3
3.1模型介绍3
3.2荷载及材料参数6
3.3支架受力分析7
4分析结果统计18
5稳定性验算结果18
5.1支架整体稳定性验算18
5.2支架局部稳定性验算：
18
6支架基础及地基承载力验算19
7结论与建议20
1工程概况
某双线特大桥全长1037.95米,于DK45+516.35-DK45+655段跨越绛溪河，20#、21#墩主跨与绛溪河斜交,斜交角度36°，连续梁形式为1-（68+120+68）m连续箱梁，主跨设计长度120m。
0#块梁体为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构，采用满堂支架现浇施工。
满堂式支架采用碗扣式支架作为现浇连续箱梁的支撑体系。
钢管支架主要由立杆、横杆、剪刀撑和斜撑等组成。
支架搭设形式本现浇段碗扣杆件采用二种组合形式进行纵横向搭设，分别为，30cm×30cm，60cm×60cm。
现浇段腹板（7m宽）垂直下方采用采用30cm（纵向）×30cm（横向）、底板、翼缘板及工作平台（4.65m宽）采用60cm（纵向）×60cm（横向），纵向长度14.4m。
横杆步距为60cm。
考虑到支架的整体稳定性，在纵向、横向每3m设通长剪刀撑1道，并于箱梁腹板外侧设斜撑。
地基处理:
对现场20（21）#墩跨下横向16.5米，深0.6米地基进行换填，清除因桥梁下部构造施工造成的软泥。
用砂夹卵石分层填筑；填筑按照客运专线路基填筑方法施工，压实则根据实际情况，先用压路机碾压，压路机不能碾压到位的则利用打夯机具压实，保证填筑的压实度≥90%；同时表层采用10cm厚C25混凝土进行硬化处理。
2参考资料
（1）中华人民共和国行业标准《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
（2）中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
（3）《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）
（4）施工单位支架设计图
（5）其他相关资料或文件
3数值模型
3.1模型介绍
应用大型有限元分析软件Midas，建立连续梁及支架的空间离散模型，对0#块满堂支架进行模拟分析计算。
单位约定：
力单位为N，长度单位为mm。
坐标约定：
X坐标方向为顺桥向，Y坐标方向为横桥向，Z坐标方向为竖向。
正负号约定：
正号表示拉力，负号表示压力。
单元类型：
主梁及支架均采用梁单元模拟。
建模时的考虑：
绛溪河双线特大桥连续梁主墩20#墩高18.5m，21#墩高16.5m，建模时以20#主墩0#块为研究对象。
支架布置图见图3-1~3-5所示。
图3-1模型整体效果图
图3-2支架布置轴侧图
图3-3支架布置俯视图
图3-4支架布置正视图
图3-5支架布置侧视图
3.2荷载及材料参数
（1）梁体：
梁体容重取26.5kN/m³，截面尺寸参考设计图纸。
（2）支架：
采用φ48mm×3.5mm碗扣式脚手架，材料为Q235钢。
（3）施工荷载：
根据施工现场条件，得到以下施工临时荷载：
①施工人员、机械：
=2.0kN/㎡；
②混凝土振捣器：
=2.0kN/㎡；
③横向风力：
=1.0kN/㎡；
④纵向风力：
=0.4kN/㎡；
⑤模板重：
=2.0kN/㎡；
⑥方木重：
=2.0kN/㎡。
（4）分析荷载
①竖向荷载（SX）：
梁体重量+支架自重+施工临时荷载（
）；
②横向荷载（HX）：
横向风荷载；
③纵向荷载（ZH）：
纵向风荷载；
④荷载组合（CB1）：
竖向荷载+0.5×（横向荷载+竖向荷载）。
3.3支架受力分析
图3-6支架受力变形图（荷载CB1）
图3-7梁单元轴力图（荷载CB1）
图3-8梁单元轴力图（荷载SX）
图3-9梁单元轴应力图（荷载CB1）
图3-10梁单元轴应力图（荷载SX）
图3-11梁单元轴应力图（荷载HX）
图3-12梁单元轴应力图（荷载ZX）
图3-13梁单元组合应力图（荷载CB1）
图3-14梁单元组合应力图（荷载SX）
图3-15梁单元组合应力图（荷载HX）
图3-16梁单元组合应力图（荷载ZX）
图3-17支架自振模态图（模态1）
图3-18支架自振模态图（模态2）
图3-19支架自振模态图（模态3）
图3-20支架屈曲模态轴视图（模态1）
图3-21支架屈曲模态俯视图（模态1）
图3-22支架屈曲模态轴侧图（模态2）
图3-23支架屈曲模态俯视图（模态2）
图3-24支架屈曲模态轴侧图（模态3）
图3-25支架屈曲模态俯视图（模态3）
图3-26支座反力图
4分析结果统计
支架最大位移为DX=2.142mm；DY=3.756mm;DZ=4.856mm.
支架最大组合应力为：
94.47MPa
205MPa；安全系数：
2.17
支座最大反力：
29.7kN
5稳定性验算结果
5.1支架整体稳定性验算
以荷载组合CB1为基本荷载，研究支架整体稳定性。
共取3阶屈曲模态。
模态1：
支架一阶临界荷载系数为34.13，由图3-19可知，一阶屈曲为墩顶处支撑底板支架纵向失稳。
模态2：
支架二阶临界荷载系数为36.92，由图3-19可知，二阶屈曲为纵向墩旁底板支撑支架纵向失稳。
模态3：
支架三阶临界荷载系数为36.93，由图3-19可知，三阶屈曲为纵向墩旁底板支撑支架纵向失稳。
5.2支架局部稳定性验算：
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）对支架杆件进行稳定性验算。
表5-1钢材强度及弹性模量
表5-2钢管截面特性
支架最大杆件间距为60cm，取
，则杆件细长比为：
查表得稳定系数
。
根据模型计算结果，最大轴压力为25.19kN，对最大轴力考虑1.7的综合影响系数，则考虑影响系数的最大轴压力为：
N=25.19×1.7=42.82kN
根据实复式轴心受压杆件的稳定性计算公式，有：
故杆件的稳定性满足要求。
又其径厚比为：
故杆件的局部稳定性满足要求。
6支架基础及地基承载力验算
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008），支架基绝大部分落在墩身承台混凝土上，可不进行承载力验算。
7结论与建议
（1）支架中各杆件钢管的应力满足规范要求，并具有一定的安全储备。
（2）杆件最大应力值发生在承力杆件与工作平台杆件交界处。
（3）支架整体稳定性计算表明支架稳定系数为34.13，按工程惯例一般弹性稳定系数要求大于4来判断，能满足要求。
（4）支架局部稳定性计算结构表明支架各杆件满足局部稳定性要求。
（5）本设计严格按照支架设计图进行搭设，施工过程中如有变动，请与设计方联系协商处理。
（6）支架施工及上部梁体混凝土浇筑要严格遵守国家相关法规的规定和行业规范规定，加强施工管理。
（7）支架的连接件一定要严把质量关，做到牢固可靠，坚固耐用。
（8）施工过程中如发现任何异常，请及时与业主、设计、监理等单位联系，及时处理，确保施工万无一失。
（9）钢管的锈蚀在施工过程中应严格监控，如果发现内径锈蚀过多，请立即更换或采取其他相关保护措施。
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