满堂碗扣式支架计算书.docx
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满堂碗扣式支架计算书
满堂式碗扣支架支架设计计算
一、北三环支架计算与基础验算
（1）WJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管；
（2）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
4.5
12
1.2
30
1.2
3.5
7
1.8
25
1.5
2.5
4.5
2.4
20
1.8
2.0
3.0
（3）根据《工程地质勘察报告》，本桥位处地基容许承载力在90Kpa以上。
（一）荷载分析计算
（1）北三环桥实体荷载：
桥向各断面荷载分布如下：
横桥向荷载分布图
（2）模板荷载q2：
a、模（包括支撑架）：
取q2－1=1.2KN/m2；
b、外模（包括侧模支撑架）：
取q2－2=1.2KN/m2；
c、底模（包括背木）：
取q2－3=0.8KN/m2；
（3）施工荷载：
因施工时面积分布广，需要人员与机械设备不多，取q3=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。
（4）碗扣脚手架与分配梁荷载：
按支架搭设高度≤10米计算：
q4=1.5（钢管）+0.85（分配梁）=2.35KN/m2。
（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2KN/m2。
（二）、碗扣立杆受力计算
（1）在1-1断面腹板位置，最大分布荷载：
q＝qb+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=29.99+1.2+0.8+2+2.35+2=38.34KN/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＝0.6×0.9×38.34=20.7KN<[N]=30KN
（2）在1-1断面底板位置，最大分布荷载
q=qa+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=18.59+1.2+0.8+2+2.35+2=26.94KN/m2
碗扣立杆分布90cm×90cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，则
单根立杆受力为：
N＝0.9×0.9×26.94=21.82KN<[N]=30KN
（3）1-1断面翼缘板位置立杆计算：
q=qc+q2-2+q3+q4+q5
=11.43+1.2+2+2.35+2=18.98KN/m2
碗扣立杆分布为外侧90cm×90cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，单根立杆最大受力为：
N＝0.9×0.9×18.98=15.37KN<[N]=30KN
（4）在2-2断面腹板板位置，最大分布荷载
q=qb+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=33.05+1.2+0.8+2+2.35+2=41.4KN/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＝0.6×0.9×41.4=22.36KN<[N]=30KN
（5）2-2断面底板位置立杆计算：
q=qa+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=24.46+1.2+0.8+2+2.35+2=32.81KN/m2
碗扣立杆分布为60cm×90cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，由单根立杆最大受力为：
N＝0.6×0.9×32.81=17.72KN<[N]=30KN
（6）3-3断面底板位置:
q=qa+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=53.4+1.2+0.8+2+2.35+2=61.75KN/m2
碗扣立杆分布为60cm×90cm,横杆层距（即立杆步距）60cm,则
单根立杆受力为：
0.6×0.9×61.75=33.34KN<[N]=40KN
（7）3-3断面腹板板位置:
q=qb+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=37.68+1.2+0.8+2+2.35+2=46.03KN/m2
碗扣立杆分布为60cm×90cm,横杆层距（即立杆步距）120cm,则
单根立杆受力为：
0.6×0.9×46.03=24.86KN<[N]=30KN
经以上计算，立杆均满足受力要求。
由于我部采用碗扣式满堂支架，经试验证明，碗扣式满堂支架是扣件式满堂支架稳定性的1.15倍（＜＜砼模板与支架技术＞＞）。
（三）、地基受力计算
由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为粉土、细砂、粉质粘土，地基的承载力最小为90kpa，无软弱下卧层。
各部位地基受力如下表：
箱梁部位
荷载（KN）
受力面积（m2）
地基受力（Kpa）
1-1腹板
20.7
0.6*0.9
38.34
1-1底板
21.82
0.9*0.9
26.94
1-1翼缘板
15.37
0.9*0.9
18.98
2-2腹板
22.36
0.6*0.9
41.4
2-2底板
17.72
0.6*0.9
32.81
3-3底板
33.34
0.6*0.9
61.75
3-3腹板
24.86
0.6*0.9
46.03
（四）、支架立杆稳定性验算
碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许围就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：
公式：
N≤[N]=ΦA[ó]
碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2,A3钢，I＝10.78*104mm4则，回转半径λ=（I/A）1/2=1..58cm，步距h=120cm、h=60cm。
长细比λ＝L/λ=120/1.58=75.9<[λ]=150取λ＝76；
长细比λ＝L/λ=60/1.58=37.9<[λ]=150取λ＝38；
此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表
Φ＝0.744，Φ＝0.893，[ó]=205MPa
[N]=0.744×489×205=74582.28N=74.6KN
[N]=0.893×489×205=89518N=89.6KN
支架立杆步距120cm中受最大荷载的立杆位于3-3断面腹板处，其N＝24.86KN；立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于3-3断面底板处位置，其N＝33.34KN（见前碗扣件受力验算）
由上可知：
3-3断面腹板处：
24.86KN＝N≤[N]=74.6KN
3-3断面底板处：
33.34KN＝N≤[N]=89.6KN
3-3断面腹板处：
n＝n=[N]/N＝74.6/24.86＝3＞2
3-3断面底板处：
n＝n=[N]/N＝89.6/33.34＝2.69＞2
结论：
支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。
（五）、地基沉降量估算
（1）假设条件：
E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。
（2）按照弹性理论方法计算沉降量：
S=
S——地基土最终沉降量；
p——基础顶面的平均压力；按最大取值P＝62Kpa
b——矩形基础的宽度；0.6m
μ、E0——分布为土的泊松比和变形模量；μ=0.2
ω——沉降影响系数，取1.12
E0=[1-2μ2/（1-μ）]Es
Es=10.05Mpa
E0=9.045
最终沉降量S＝62×10-3×0.6×1.12×（1-0.22）/9.045
=4.4mm
（六）、分配梁受力计算
（1）10cm×15cm木方
10×15cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，即：
[σw]＝12Mpa，E＝9×103，10cm×15cm方木的截面特性：
W＝10×152/6＝375cm3
I=10×153/12=2812.54cm4
a.在3-3断面底板位置：
10cm×15cm纵向分配梁验算：
3-3断面底板部位的砼荷载q=53.4KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为60cm.
a）、P计算：
10×10cm横向分配梁间距为30cm,其分配情况如上图：
p=q×l横×0.3＝53.4×0.6×0.3=9.612KN
b）强度计算：
因为p在跨中，数量n为3，n为奇数，l=900mm，
所以Mmax=（n2+1）pl/8n
=（32+1）×9.612×0.9/（8×3）=3.6KN/m=3.6×106N/mm
σw=Mmax/w=3.6×106/375×103＝9.6MPa<[σw]=12MPa满足要求
c）挠度计算：
根据n=3,n为奇数，l=900mm
Wmax=（5×n4+2n2+1）pl3/384n3EI
=（5×34+2×32+1）×9.612×103×9003/384×33×9×103×2812.5×104
＝1.13mmb、1-1断面底板位置：
10cm×15cm纵向分配梁验算：
底板部位的砼荷载q=18.59KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为90cm.
a）.P计算：
10×10cm横向分配梁间距为30cm，其分布情况如下图：
p=q×l横×0.3＝18.59×0.9×0.3=5.02KN
b）强度计算：
因为p在跨中，数量n为3，n为奇数，l=900mm，
所以Mmax=（n2+1）pl/8n
=（32+1）*5.02*0.9/8*3=1.88KN/m=1.88×106N/mm
σw=Mmax/w=1.88×106/375×103＝5.01MPa<[σw]=12MPa满足要求
c）挠度计算：
根据n=3,n为奇数，l=900mm
Wmax=（5×n4+2n2+1）pl3/384n3EI
=（5×34+2×32+1）×5.02×103×9003/384×33×9×103×2812.5×104
＝0.59mm（2）10×10cm木方分配梁受力计算
10×10cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，即：
[σw]＝12MPa，E＝9×103。
10cm×10cm方木的截面特性：
W＝10×102/6＝167cm3
I=10×103/12=833.34cm4
在3-3断面底板部位：
10cm×10cm纵向分配梁验算：
3-3断面底板部位的砼荷载q=53.4KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为60cm.
a）P计算：
10×10cm横向分配梁间距为30cm，其分布情况如上图：
p=q×l横×0.3＝53.4×0.6×0.3=9.612KN
b）强度计算：
因为p在跨中，数量n为2，n为偶数，l=600mm，
所以Mmax=pln/8
=2×9.612×0.6/8=1.44KN/m=1.44×106N/mm
σw=Mmax/w=1.44×106/375×103＝3.84MPa<[σw]=12MPa满足要求
c）挠度计算：
根据n=2,n为偶数，l=600mm
Wmax=（5n2+2）pl3/384nEI
=（5×22+2）×9.612×103×6003/384×2×9×103×2812.5×104
＝0.017mm（七）、竹胶模板与背带（10cm×10cm木方）受力计算
（1）荷载：
按3-3断面底板部位荷载进行计算，
q1=53.4KN/m2
计算模式：
竹胶模板面板宽122cm,其肋（背木）间距为30cm，因此，面板按四跨连续梁进行计算。
（3）面板验算
面板规格:
2440mm×1220mm×18mm
a强度验算
竹胶面板的静曲强度：
[σ]纵向≥70Mpa，[σ]横向≥50Mpa
∵跨度/板厚=300/18=17＜100∴属小挠度连续板。
查“荷载与结构静力计算表”得四跨连续梁弯距系数Km=－0.107
∴Mmax=KmqL2=0.107×0.053×（300）2=510.39N.mm
面板截面抵抗矩:
W=bh2/6=1×182/6=54mm3
σ=M/W=510.39/54=9.45N/mm2＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。
b刚度验算
竹胶面板的弹性模量：
[E]纵向≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa
考虑竹胶面板的背带为10cm×10cm木方，面板的实际净跨径为200mm，故
ω=KωqL4/（100EI）=0.632×0.053×（200）4/（100×4×103×1×1003/12）
=1.6mm>[ω]=1.5mm，面板的背带应调整25cm。
（4）背带10cm×10cm木方计算
a荷载：
1-1断面底板部位进行计算，
q1=18.59KN/m2
计算模式：
因分配梁为横桥向布置，跨径为90cm的连续梁，简化为90cm简支梁进行计算：
b强度验算
弯矩M和应力σ：
A－A断面：
M＝qL2/8=5.58×0.92/8=0.56KN.m
σ=M/W=0.56×103/（0.1×0.12/6）
=3.36MPa<[σ]=12MPa满足受力要求
c刚度验算
A－A断面：
ωmax=5qL4/（384EI）=5×5.58×103×0.94/[384×8.5×109×（0.1×0.13/12）]
=0.67mm＜L/500=900/500=1.8mm满足受力要求
d抗剪验算
[τ]=1.7Mpa
A－A断面：
τ=qL/A=5.58×103×0.9/（0.10×0.1）=0.50Mpa＜[τ]=1.7Mpa
满足受力要求。
（八）、门洞布置与验算
1.门洞布置
设置机动车门洞2个，门洞净宽4m，高4.5m。
设置钢管门柱。
门柱下部为钢筋混凝土条形扩大基础，扩大基础顶面预埋16mm厚钢板，门柱与钢板之间焊接，焊接方式为围焊，四周设加劲缀板;门柱上设置工字钢纵梁。
门柱钢管采用热轧无缝钢管，直径Φ351mm，壁厚16mm，计算长度4.5m。
门洞立柱设三排，每排间距1m，每根立柱上部设封口钢板，钢板厚16mm。
每排门柱上设一道32b号工字钢横梁（横桥向），横梁上根据支架横桥向排距依次布设40a号工钢纵梁，其上铺放15cm×15cm枕木搭设满堂支架。
所有型钢间连接点均点焊加固，各向型钢横纵梁间设联系杆，提高传力体系整体性。
门洞顶部应搭设不透水防护棚，保证下部行车与行人安全。
具体形式见门洞结构布置图。
各种钢管与型钢必须是有生产资质的厂家生产，质量标准要满足相关规要求。
使用前要逐件进行外观和质量检查，决不允许有裂痕、变形或锈蚀等缺陷的构件使用。
2.门洞验算
（1）净宽4m，斜宽5m，高4.5m，跨越门洞纵梁为40a号工字钢，纵梁最大间距0.9m，最小间距0.3m。
纵梁：
I=21700cm4，E=2.1×105MPa，W=1090cm3,每片纵梁自重405.6kg。
横梁：
I=11600cm4，E=2.1×105MPa，W=726cm3,每片横梁单位长度自重57.7kg
a、纵梁验算
箱梁底板19m围按支架间距考虑29片‘纵梁，则纵梁总重为：
0.4056×29×9.8/19=6.07kN/m
门洞上部支架自重：
2.35KN/m2
Ix＝21700cm4
Wx=1090cm3
q总=53.4kN/m2
M=q总L2/8=（53.4×0.6＋6.42）×52/8=120.2kN·m
σw=M/Wx=110.3MPa＜[σw]=145MPa
强度满足要求。
δ＝5q总L4/384EI
=5×（53.4×0.6＋6.42）×54/384×2.1×105×21700×10-8=0.007mm
＜［500/400］,刚度满足要求。
b、横梁验算
横梁承受由纵梁与上部荷载传来的力，由于门洞立柱间距为1m，则按照简支梁验算跨度L=1.0m时工字钢的受弯与剪切破坏：
横梁单位长度荷载：
0.58KN/m；
纵梁自重传递到横梁上的线荷载：
6.42×19/5=24.4kN/m；
Ix＝11600cm4
Wx=726cm3
q总=53.4kN/m2
M=q总L2/8=（53.4×0.6＋24.4+0.58）×12/8=7.13kN·m
σw=M/Wx=9.8MPa＜[σw]=145MPa
强度满足要求。
δ＝5q总L4/384EI
=5×（53.4×0.6＋24.4+0.58）×14/384×2.1×105×11600×10-8=0.03mm＜［1/400］,刚度满足要求。
（2）门柱承受竖向力
G=q总×S/n=53.4×73.55/20=196.4kN
Φ351×16mm钢管的面积
，钢管回转半径为：
门柱间设横向与斜向联系杆以增加受力，门柱受压验算长度按4m计算：
长细比
查《钢结构设计规》（GB50017-2003），得
.
强度验算：
抗压强度故满足要求。
稳定性验算：
，满足要求。
门洞立柱扩大基础采用C20素砼，基础与地面基础面积S=长×宽=19×1.0=19m2；上部结构传递到扩大基础上的总荷载G总=q总×S/3=53.4×73.55/3=1309.2KN。
门洞下部扩大基础地基承载力验算：
P=G总/S=1309.2/19=68.9KPa＜[260KPa]实测值
地基承载力满足要求。
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