满堂支架设计计算实例详解.docx
《满堂支架设计计算实例详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《满堂支架设计计算实例详解.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
满堂支架设计计算实例详解
满堂支架设计计算
（一）
（0#台—1#墩）出京线
一、设计依据……………………………………………………………………………1
二、地基容许承载力……………………………………………………………………1
三、箱梁砼自重荷载分布………………………………………………………………1
四、模板、支架、枕木等自重及施工荷载……………………………………………2
五、支架受力计算
1、立杆稳定计算…………………………………………………………………5
2、立杆扣件式钢管强度计算……………………………………………………6
3、纵横向水平钢管承载力………………………………………………………6
4、地基承载力的检算……………………………………………………………6
5、底模、分配梁计算……………………………………………………………7
6、预拱度计算……………………………………………………………………12
一、设计依据
1.《京承高速公路—陡子峪大桥工程施工图》
2.《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》JTJ023-85
3.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
4.《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001
5.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86
6.《简明施工计算手册》
二、地基容许承载力
根据本桥实际施工地质柱状图，地表覆盖层主要以亚粘素填土为主，地基承载力较好。
为了保证地基承载力不小于12t/㎡，需要进行地基处理。
地基表皮层进行土层换填，换填如下：
开挖标高见图纸，底层填0.5m中砂，经过三次浇水、分层碾压（平板震动器）夯实,地基面应平整，夯实后铺设5cm石子，继续压实，并进行承载力检测。
整平地基时应注意做好排水设施系统，防止雨水浸泡地基，导致地基承载力下降、基础发生沉降。
钢管支架和模板铺设好后，按120％设计荷载进行预压，避免不均匀沉降。
三、箱梁砼自重荷载分布
根据设计图纸，箱梁单重为819t。
墩顶实心段砼由设于墩顶的底模直接传递给墩身，此部分不予检算。
对于空心段箱梁，根据《0#台-1#墩出京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图》，综合考虑箱梁横截面面积和钢管支架立杆纵向间距，空心段箱梁腹板等厚段下方，纵桥向间距最大的立杆受力最不利。
根据立杆纵桥向布置，受力最不利立杆纵向间距取为d=（+）/2=。
本计算书主要检算该范围箱梁和支架受力。
钢管支架立杆纵向间距为30cm、60cm、90cm、120cm四种形式，横向间距为120cm+3×60cm+3×90cm+60cm+3×90cm+3×60cm+120cm。
根据钢管支架立杆所处的位置分为四个受力区，详见《0#台-1#墩出京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图
（二）》。
各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载详见下表：
分区号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
钢管间距（cm）
120
60
90
60
截面面积（m2）
立杆钢管数（根）
4
4
6
2
单根钢管承重（t）
根据上表，位于中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大钢筋砼荷载为。
四、模板、支架、枕木等自重及施工荷载
本桥箱梁底模、外模均采用δ=12mm厚竹胶板，内模采用δ=30mm厚木板。
底模通过纵横向带木支撑在钢管支架顶托上，支架采用Φ48mm×钢管，通过顶托调整高度，支架底部通过垫块1或垫块2分配传力于地基。
垫块1：
45cm×45cm×7cm新制砼块。
垫块2：
当立杆纵桥向间距≤60cm时，在立杆下方纵桥向布设25cm宽方木；当立杆纵桥向间距≥90cm时，在立杆下方纵桥向布设20cm宽方木。
采用方木垫块时，方木应沿纵桥向连续布设，方木断开位置应加设一层方木垫块，以保证立杆荷载均匀传至地基。
1、底模、外模面积共:
×30=454.80m2
共重：
××=
2、内模面积共:
×=337.68m2
共重：
××=
3、模板底层横向带木采用100mm×100mm方木（间距按0.3m布置）
共重：
（30/）××××=
4、模板底层纵向带木采用150mm×100mm方木
共重：
30×20×××=
5、外模木肋采用100mm×100mm方木（间距按0.3m布置）
共重：
（30/）××××=
6、内模木肋采用100mm×100mm方木（间距按0.3m布置）
共重：
（）××××=
7、钢管支架
钢管支架采用Φ48mm×规格，单重为m。
①立杆纵横向布置为16×33排，立杆长度有4m、、7m三种，数量分别为176根、192根、160根。
共重：
（176×4+192×+160×7）×1000=
②水平杆步距为2×+3×，共5步6层。
纵向水平杆：
长度有、、三种，数量分别为72根、16根、16根。
共重：
（72×+16×+16×）×1000=
横向水平杆：
长度有、两种，数量分别为164根、132根。
共重：
（164×+132×）×1000=
③纵横向剪刀撑：
按每4档布置一道，长度有、、三种，数量分别为54根、54根、44根。
共重：
（54×+54×+44×）×1000=
钢管支架共重：
++=
8、施工荷载按m2考虑
以上荷载共计：
五、支架受力计算
1、立杆稳定计算
根据各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载表，位于箱梁中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大荷载为。
单根钢管所承受的模板、支架自重以及施工荷载为m2，N2=××=。
单根钢管实际最大受力（考虑受力不均匀系数）：
Nmax=（+）×=
φ48×钢管支架截面特性为：
A=4.89cm2，E=×108KPa，i=1.58cm，μ=1，L=1.5m。
，查表得φ=
故[N]=φA[σ]=××10-4×215×102=
Nmax=<[N]=，满足立杆稳定要求。
2、立杆扣件式钢管强度计算
扣件式钢管立杆容许荷载，查《简明施工计算手册》表8-18（P440），当横杆间距（步距）为150cm时，φ48*对接钢管容许荷载[N]=。
Nmax=<[N]=，满足钢管强度要求。
3、纵横向水平钢管承载力
根据施工技术规范，砼倾倒所产生的水平荷载按t/m2考虑
纵横向水平钢管由于立杆间距<×2m，横向水平杆间距≤1m。
满足不需计算的条件，故可不对纵向、横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。
4、地基承载力的检算
（1）采用垫块1，即45cm×45cm×7cm新制砼块。
检算中腹板处地基承载力（《0#台-1#墩出京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图
（二）》中2--2截面Ⅳ区）
每个垫块支撑一根钢管，钢管传力为。
由于砼块的高宽比h/b=7/45=<，故其应力扩散角θ=0。
砼块与地面接触面积为：
×=
地基应力为：
=m2>12t/m2,不满足要求。
将中腹板处垫块尺寸换为55cm×55cm×7cm，则
砼块与地面接触面积为：
×=
地基应力为：
=m2<12t/m2,满足要求。
其它范围地基应力均满足要求。
（2）采用垫块2
①当立杆纵桥向间距≤60cm时，在立杆下方纵桥向布设25cm宽方木。
根据上表，位于中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受砼最大荷载为，N2=××=。
Nmax=（+）×=
方木与地面接触面积为：
×=
地基顶面应力为：
=m2>12t/m2,不满足要求。
将Ⅱ区、Ⅳ区钢管支架底方木宽度改为45cm，则
方木与地面接触面积为：
×=
地基顶面应力为：
=m2<12t/m2,满足要求。
②当立杆纵桥向间距≥90cm时，在立杆下方纵桥向布设20cm宽方木。
Nmax=
方木与地面接触面积为：
×=
地基顶面应力为：
=m2>12t/m2,不满足要求。
将Ⅱ区、Ⅳ区钢管支架底方木宽度改为30cm，则
方木与地面接触面积为：
×=
地基顶面应力为：
=m2<12t/m2,满足要求。
其它范围地基应力均满足要求。
5、底模、分配梁计算
（1）面板计算
底模采用δ=12mm厚竹胶板,按单向板计算,箱梁横隔板处的模板受力最不利，按两跨等跨连续梁计算。
取板宽1cm进行计算，过程如下：
自重，上方模板、木肋，施工荷载为：
上方砼荷载为：
q2=×=m2
q=（q1+q2）b=（+）×10×=m。
其截面特性为：
受力简图如下，图中尺寸以mm计：
参照《简明施工计算手册》江正荣编著P54中表2-13“两跨等跨连续梁”
查表得KM=，KV=，Kf＝
最大弯矩Mmax=KMql2=××=×10-3KN·m
最大剪力Vmax=KVql=××=·m
最大挠度
，满足要求
，满足要求
变形满足要求。
（2）横桥向100mm×100mm带木计算
横桥向带木按间距布置，箱梁横隔板处带木受力最不利。
自重，上方模板、木肋，施工荷载共：
上方砼荷载为：
q2=×=m2
计算原理：
取纵桥向1米范围箱梁内作为计算对象，q=（q1+q2）l=（+）×10×1=m。
砼梁的重量根据截面重度进行加载，荷载分布见下图，图中尺寸以cm计。
计算采用sap2000软件。
电算结果为：
Mmax=·m，Vmax=，fmax/L=0.478mm/600mm=1/1255
按1m布置3根横向带木计算，其截面特性为：
，满足要求。
，满足要求。
，满足要求。
（3）纵桥向150mm×100mm带木计算
空心段箱梁腹板等厚段纵向带木受力最不利，对此段范围内纵木进行计算，其所受集中力为上方横向带木对应的支点反力。
先计算上方横向带木支点反力，取纵桥向1m箱梁进行计算。
自重，上方模板、带木，施工荷载共计：
，q=q1l=×10×1=m。
砼梁的重量根据截面重度进行加载，荷载分布见下图，图中尺寸以cm计。
计算采用sap2000软件。
电算结果为：
F1=F2=F3=
F4=F5=F6=
由电算结果可知：
边腹板下方的支反力最大，按纵桥向1m布置3根横向带木计算，故纵木所受最大集中力Fmax=3=。
纵木按三跨连续梁计算，荷载分布见下图，图中尺寸以cm计。
计算采用sap2000软件。
电算结果为：
Mmax=·m，Vmax=，fmax/L=3.708mm/1200mm=1/324
纵桥向带木的截面特性为：
，满足要求。
，不满足要求。
，满足要求。
将边腹板处纵向带木换为150mm×100mm方木，则
电算结果为：
Mmax=·m，Vmax=，fmax/L=1.100mm/1200mm=1/1091
纵桥向带木的截面特性为：
，满足要求。
，满足要求。
，满足要求。
（4）内模和外模计算从略
6、预拱度计算
（1）预拱度设置考虑以下因素
a、卸架后上部构造本身及活载所产生的竖向挠度λ1
λ1=（应由设计提供）
b、卵石垫层沉陷λ2
λ2=
c、满堂支架接缝下沉λ3
λ3=
d、美观预拱度λ4
λ4=
合计λ总=λ1+λ2+λ3+λ4=+++=
（2）预拱度设置
λ总为预拱度的最高值，应设置在梁的跨径中点，其它各点的预拱度应以中间点为最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。
x－离墩中心距离；
y－x点处的预拱度；
L－跨长。
（3）预拱度的实际设置
以上预拱度的设置为理论值，最终的设置以预压力的结构作为参照，结合理论值作适当的调整。
满堂支架设计计算
（二）
（0#台—1#墩）进京线
一、设计依据
1.《京承高速公路陡子峪大桥工程施工图》
2.《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》JTJ023-85
3.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
4.《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001
5.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86
6.《简明施工计算手册》
二、地基容许承载力：
根据本桥实际施工地质柱状图，根据本桥地质报告查得，处理后地基容许承载力为12t/m2。
为了提高地基承载力，应对松软土层进行换填。
天然地基须由震动压路机碾压3～4次，铺垫5cm碎石垫层后再用震动压路机碾压2次。
震动压路机碾压过程中，大量用水浇灌，以提高基础承载力。
整平地基时应注意设置％横向排水坡，两侧设排水沟。
钢管支架和模板铺设好后，按120％设计荷载进行预压，避免不均匀沉降。
三、箱梁砼自重荷载分布：
（均按单幅计）
根据设计图纸，箱梁单重为。
墩顶实心段砼由设于墩顶的底模直接传递给墩身，此部分不予检算。
对于空心段箱梁，根据《0#台-1#墩进京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图》，综合考虑箱梁横截面面积和钢管支架立杆纵向间距，腹板厚度为680mm的箱梁空心段下方，纵桥向间距最大的立杆受力最不利。
根据立杆纵桥向布置，受力最不利立杆纵向间距取为d=（+）/2=1.05m。
本计算书主要检算该范围箱梁和支架受力。
钢管支架立杆纵向间距为30cm、60cm、90cm、120cm四种形式，横向间距为120cm+3×60cm+3×90cm+60cm+3×90cm+3×60cm+120cm。
根据钢管支架立杆所处的位置分为四个受力区，详见《0#台-1#墩进京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图
（二）》。
各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载详见下表：
根据上表，位于中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大荷载为。
四、模板、支架、枕木等自重及施工荷载
本桥箱梁底模、外模均采用δ=12mm厚竹胶板，内模采用δ=30mm厚木板。
底模通过纵横向带木支撑在钢管支架顶托上，支架采用φ48mm×钢管，通过顶托调整高度，支架底部通过垫块1或垫块2分配传力于地基。
垫块1：
45cm×45cm×7cm新制砼块。
垫块2：
当立杆纵桥向间距≤60cm时，在立杆下方纵桥向布设25cm宽方木；当立杆纵桥向间距≥90cm时，在立杆下方纵桥向布设20cm宽方木。
采用方木垫块时，方木应沿纵桥向连续布设，方木断开位置应加设一层方木垫块，以保证立杆荷载均匀传至地基。
底模、外模面积共:
×30=465m2
共重：
465××=
内模面积共:
×=324m2
共重：
324××=
3、模板底层横向带木采用100mm×100mm方木，（间距按0.3m布置）
共重：
（30/）××××=
4、模板底层纵向带木采用150mm×100mm方木
共重：
30×20×××=
5、外模木肋采用100mm×100mm方木（间距按0.3m布置）
共重：
（30/）××××=
6、内模木肋采用100mm×100mm方木（间距按0.3m布置）
共重：
（）××××=
7、钢管支架
钢管支架采用φ48mm×规格，单重为m。
①立杆纵横向布置为16×33排，立杆长度有、、三种，数量分别为176根、192根、160根。
共重：
（176×+192×+160×）×1000=
②水平杆步距为，共3步4层。
纵向水平杆：
长度有28m、、三种，数量分别为40根、16根、16根。
共重：
（40×28+16×+16×）×1000=
横向水平杆：
长度有、两种，数量分别为98根、136根。
共重：
（98×+136×）×1000=
③纵横向剪刀撑：
按每4档布置一道，长度有、3m、4m、5m三种，数量分别为67根、36根、111根、15根。
共重：
（67×+36×3+111×4+15×5）×1000=
钢管支架共重：
++=
8、施工荷载按m2考虑
以上荷载共计
五、支架受力计算
1、计算立杆扣件式钢管强度
扣件式钢管立杆容许荷载，查《简明施工计算手册》表（P440），当横杆间距（步距）为150cm时，Φ48×对接钢管容许荷载[N]=。
根据各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载表，位于箱梁中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大荷载为。
单根钢管所承受的模板、支架自重以及施工荷载为m2，P2=××=。
单根钢管实际最大受力（考虑受力不均匀系数）：
PMax=（+）×=<[N]=
满足钢管强度要求。
2、纵横向水平钢管承载力
根据施工技术规范，砼倾倒所产生的水平荷载按t/m2考虑,纵横向水平钢管由于立杆间距<×2m，横向水平杆间距≤1m。
满足不需计算的条件，故可不对纵向、横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。
3、立杆稳定（脚手架整体稳定）计算
A=4.89cm2，E=×108KPa，i=1.58cm，μ=1，L=0.8m，安全系数k=
，属细长压杆，可用欧拉公式计算，其临界应力为：
Pmax=4、地基承载力的检算
检算腹板处地基承载力（《0#台-1#墩进京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图
（二）》中2--2截面Ⅳ区）
（1）在腹板下,每个垫块支撑一根钢管，钢管最大传力为。
砼块与地面接触面积为：
地基应力为：
故需采取措施保证地基承载力的要求,满铺砼垫块后上面再铺200mm的方木,以扩大传载的面积:
地基应力为:
（2）在钢管传力不大于的翼缘板和空箱下面,可以只采用一中垫块。
5、底模、分配梁计算
（1）横桥向100×100木肋计算
空箱处最大跨距处横木计算,按实际受力加载简图如下：
q1=×26×+×=m
q2=×26×+×=m
最大弯矩
最大反力
（中腹板处）
满足刚度要求。
（2）顺桥向100×150木肋计算
顺桥向100×150木肋为不均匀布置。
位于箱梁中腹板下的木肋受力最不利,取最大跨距三跨连续梁模型进行受力计算。
过程如下：
最大弯矩
强度满足要求。
满足刚度要求。
（4）内模和外模计算从略
6、预拱度计算
（1）预拱度设置考虑以下因素
a卸架后上部构造本身及活载所产生的竖向挠度λ1
λ1=（应由设计提供）
b卵石垫层沉陷λ2
λ2=
c满堂支架接缝下沉λ3
λ3=
d美观预拱度λ4
λ4=
合计λ总=λ1+λ2+λ3+λ4=+++=
（2）预拱度设置
λ总为预拱度的最高值，应设置在梁的跨径中点，其它各点的预拱度应以中间点为最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。
x－离墩中心距离；
y－x点处的预拱度；
L－跨长。
（3）预拱度的实际设置
以上预拱度的设置为理论值，最终的设置以预压力的结构作为参照，结合理论值作适当的调整。
满堂支架预压方案
（0#台—1#墩）
升级会员 