扣件式钢管脚手架计算书.docx

1、扣件式钢管脚手架计算书济南黄河公铁两用桥扣件式钢管脚手架计算书1 工程概况济南黄河公铁两用桥施工起讫里程为DK421+910.6DK423+703.03，线路全长1792.42m，主桥中心里程为DK422+806.82。济南黄河公铁两用桥由北向南横穿天桥区吉家庄、济阳县谢家村、跨越黄河北大堤、主河槽及黄河南大堤，穿过历城区付家庄。公铁两用桥合建段铁路孔跨布置为：(6-32m)预应力混凝土简支梁+122m简支钢桁梁+(7-52m)预应力混凝土简支梁+(128+3*180+128)m刚性悬索加劲连续钢桁梁+(9-32m)预应力混凝土简支梁（该桥为四线桥，货线孔跨布置与客线孔跨布置对应。石济客专60

2、2607号、610612号、629630桥墩和邯济胶济联络线607号、610611号、607635号桥墩为单建铁路桥墩，相应的G611、G612左、G627左、G627右、G628、G629、G630号桥墩为单建公路桥墩，单建桥墩墩型均为圆端形实体桥墩。主桥617620号桥墩采用三柱式单层框架墩；引桥608609号桥墩采用两柱式单层框架墩；其他公铁合建段桥墩均采用双层框架墩。2 支架结构与材料2.1支架结构脚手架采用扣件式钢管支架，采用两排架形式。脚手架各种杆件采用外径48mm、壁厚3.5mm的钢管，脚手架内侧立杆距墩身模板70cm，立杆排距1.0m，立杆纵向间距1.5m，横杆步距1.8m，每

3、跨内设一道横杆，立杆、横杆均采用一字扣件对接，在搭设过程中立杆要搭设在横杆的外侧，相邻两根杆件接头要相互错开一步且不小于500mm，各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3。立杆搭设要垂直，横杆搭设要水平，立杆搭设垂直度为1/400，全高不大于50mm，大横杆搭设要水平，全长水平差不大于20mm，立杆的间距排距偏差不大于20mm，小横杆外侧伸出架体的长度为150mm，小横杆偏离主节点的距离不应大于150cm，靠墩一侧的外伸长度不应大于200mm。每隔3.6m设置一道连接件。脚手架搭设高度应高出墩顶平台120cm。距地面20cm处设扫地杆。 脚手架应设置接地装置。支架高度暂按36m高计算。2

4、.2材料特性钢管截面几何特性外径,d壁厚t截面积A（cm2）惯性矩I（cm4）截面模量W（cm3）回转半径i（cm）每米长质量（kg/m）(mm)483.54.89312.1875.0781.5783.841钢材的强度设计值及弹性模量(N/mm2)Q235钢抗压、抗压和抗弯强度设计值f205弹性模量E2.06105扣件、底座、可调托撑的承载力设计值(kN)项目承载力设计值对接扣件（抗滑）3.2直角扣件、旋转扣件（抗滑）8.0底座（受压）、可调托撑（受压）40.0受压、受拉构件的容许长细比构件类型容许长细比立杆双排架210横向斜撑、剪刀撑中的压杆250拉杆350单、双排脚手架立杆承受的每米结构自

5、重标准值gk（kN/m）步距(m)脚手架类型纵距（m）1.51.8双排架0.12953 荷载标准计算作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。双排架脚手架永久荷载包含下列内容：（1）架体结构自重：包括立杆、纵向水平杆、横桥向水平杆、剪刀撑、扣件的自重；（2）构、配件自重：包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重。脚手架可变荷载包括下列内容：（1）施工荷载：作业人员层上的人员、器具和材料等的自重；（2）风荷载。脚手板自重标准值：0.35 kN/m2栏杆、挡脚板自重标准值：0.17 kN/m密目网自重标准值：0.02kN/m2立杆每米自重标准值：0.1295 kN/m

6、构配件取值： 单个直角扣件13.2N/个 单个转角扣件14.6N/个 单个对接扣件18.4N/个施工均布荷载标准值：3.0 kN/m2基本风压：0.6 kP/m2挡风系数及水平风荷载标准值计算=1.2An/Aw=1.2An/La/h An=(La+h+0.325Lah)*d其中，La=1.5m，h=1.8m，d=4.8cm。代入数据得：=0.201 水平风荷载标准值：Wk=*W0=0.201*0.6=0.121 kN/m24 大横杆计算4.1大横杆荷载计算脚手板的荷载标准值q1=0.351.0/2=0.175 kN/m活荷载标准值q2=31.0=1.5（kN/m）4.2强度计算(1)、最大弯矩

7、：其中：l 立杆纵距；取l=1.5 m q1 脚手板的荷载标准值 q1 = 0.175 kN/m q2 活荷载标准值 q2 = 1.5 kN/m经计算得到：M=(-0.11.20.175-0.1171.41.5)1.52=-0.60 kN.m(2)、截面应力计算公式如下：其中 W 钢管截面抵抗矩 W = 5.078 cm3 M 最大弯矩 M = -0.60 kN.m经计算得到:=0.60106(5.078103)118.2 N/mm2大横杆强度计算值小于钢管抗弯强度设计值205N/mm2，故满足要求4.3挠度计算最大挠度：其中: l 立杆纵距 l = 1.5 m I 截面惯性矩 I = 12.

8、187 cm4 E 弹性摸量 E = 206000 N/mm2 q1 脚手板的荷载标准值 q1 = 0.175 kN/m q2 活荷载标准值 q2 = 1.5 kN/m经计算得到：V=(0.667*0.175+0.99*1.5)(1.5103)4(10020600012.18710000)=3.23 mm最大挠度计算值小于等于l/150=10mm,并且小于10mm,故满足要求5 小横杆的计算5.1小横杆荷载计算大横杆自重标准值:P1=0.038411.5=0.058 kN脚手板的荷载标准值:P2=11.50.35=0.525 kN静荷载标准值:P=0.058+0.525=0.583 kN活荷载

9、标准值:Q=31.51.0=4.5 kN5.2 强度计算(1)、最大弯矩计算公式如下:其中: l 立杆的排距 l =1.0 m P 静荷载标准值 P = 0.583 kN Q 活荷载标准值 Q = 4.5 kN经计算得到最大弯矩 M= (1.20.583+1.44.5)1.02 =3.50 kN.m(2)、截面应力计算公式如下：其中 W 钢管截面抵抗矩 W = 5.078 cm3 M 最大弯矩 M = 3.50 kN.m经计算得到:=3.5106(5.078103)68.9 N/mm2大横杆强度计算值小于或等于钢管抗弯强度设计值 205 N/mm2，故满足要求5.3挠度计算其中: l 立杆的排

10、距 l = 1.0 m I 截面惯性矩 I = 12.187 cm4 E 弹性摸量 E = 206000 N/mm2 P 静荷载标准值 P =0.583 kN Q 活荷载标准值Q = 4.5 kN经计算最大挠度V=23648(0.583+4.5)103(1.0103)3(2.0610512.187104)=7.2 mm最大挠度计算值小于等于l/150=10mm,故满足要求6 扣件的抗滑承载力计算:横杆的自重标准值 P1 = 0.03841(1.0 +1.5) =0.096kN脚手板的荷载标准值 P2 = 0.351.51.02 =0.263kN活荷载标准值 Q = 31.51.02 =2.25

11、kN荷载的计算值 R = 1.2(0.096+0.263)+1.42.25 =3.58 kN纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值 Rc=8kN R 荷载的计算值 R=3.58kN扣件的抗滑承载力小于扣件抗滑承载力设计值8kN,满足要求!7 立杆计算：7.1荷载计算:每米立杆承受的结构自重标准值 NG1=0.129536=4.662 kN脚手板的自重标准值NG2=0.351.51.0/2=0.263 kN栏杆与挡脚板自重标准值 NG3=0.171.5=0.225 kN密目网自重荷载：NG4=0.021.5=0.03 kN静荷载标准值 NG=

12、4.662+0.263+0.225+0.03=5.18 kN活荷载标准值NQ=31.51.02=2.25 kN风荷载标准值Wk=0.121361.5=6.534 kN不组合风荷载时,立杆的轴向压力设计值 N=1.25.18+1.42.25=9.366 kN组合风荷载时,立杆的轴向压力设计值 N=1.25.18+0.91.42.25=9.05 kN风荷载标准值产生的立杆段弯矩：Mwk=0.1211.51.8210=0.059 kN.m风荷载设计值产生的立杆段弯矩：Mw=0.91.40.058=0.073 kN.m构配件自重标准值产生的轴向力:NG2k=(18.46+13.220+14.69)/1

13、000 =0.5058 kN7.2立杆的稳定性计算:(1)、立杆的长细比计算:其中: lo 立杆的计算长度 lo = kh=11.81.8=3.24 m i 立杆的回转半径 i = 1.578 cm经过计算,立杆的长细比 =3.121001.578=205立杆的长细比小于立杆容许长细比210,满足要求!(2)、立杆的稳定性计算不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式其中：A 立杆净截面面积；取A=4.89 cm2 N 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值；取N=9.366 kN 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 的结果查表得到=0.172不考虑风荷载时立杆的稳定性=9.3661030.172489

14、=111.4 N/mm2考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式其中：A 立杆净截面面积；取A=4.89 cm2 W 立杆净截面模量(抵抗矩)；取W=5.078 cm3 N 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值；取N=9.05 kN Mw 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；取Mw=0.073 kN.m 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 的结果查表得到=0.172考虑风荷载时立杆的稳定性=9050/(0.172489)+7.31045078 =122.0 N/mm2不考虑风荷载时,立杆应力111.4N/mm2小于允许应力205N/mm2,满足要求考虑风荷载时,立杆应力122.0N/mm2小于允许应力2

15、05N/mm2,满足要求7.3最大搭设高度的计算不组合风荷载最大搭设高度：组合风荷载最大搭设高度：其中：A 立杆净截面面积 A = 4.89 cm2 W 钢管截面抵抗矩 W = 5.078 cm3 f 钢管立杆抗压强度设计值 f= 205 N/mm2 gk 每米立杆承受的结构自重标准值 gk=0.1295 kN/m NQK 活荷载标准值 NQK=2.25 kN Mwk 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩 Mwk=0.073 kN.m NG2K 构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K=0.5058 kN 轴心受压杆件稳定系数 = 0.172经计算，不组合风荷载最大搭设高度 ：Hs=(0.1724

16、892051000-(1.20.5058+1.42.25)(1.20.1295)=86.8m组合风荷载最大搭设高度: Hs=(0.1724892051000-(1.20.5058+0.91.4(2.25+0.0730.1724895.07810000)(1.20.1295)=88.8 m最大搭设高度应该取上式中的较小值 Hs=86.8m由于搭设高度Hs大于等于26m,所以按下式调整:经计算得到脚手架高度限值为 H=86.8m调整后的高度不宜超过50m,故:脚手架最大高度应为50m。8 连接件的计算(1)、风荷载产生的连墙件轴向力设计值按照下式计算：其中：wk 风荷载基本风压值，wk=0.121

17、 kN/m2 Aw 单个连接件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积： Aw=1.531.83=16.2 m2经计算得到：风荷载产生的连墙件轴向力设计值 Nlw=1.40.12116.2=2.7 kN(2)、连接件的轴向力计算值应按照下式计算：其中 No 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力；取N0=5 kN Nlw 风荷载产生的连墙件轴向力设计值 Nlw=2.7 kN经计算得到：连墙件轴向力计算值Nl=2.7+5=7.7 kN(3)、连接件轴向力设计值其中： 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 查表得到=0.573 A 立杆净截面面积 A = 4.89 cm2 f 钢管的强度设计值 f = 20

18、5 N/mm2经过计算得到Nf=0.573(4.89100)2051000=57.44 kN长细比 计算:其中: l 计算长度 l = 1.6 m i 钢管回转半径 i = 1.58 cm经过计算,立杆的长细比 =1.61001.58=102计算结果:连接件轴向力计算值小于连接件的轴向力设计值；满足要求连接件轴向力计算值小于扣件抗滑承载力,满足要求9 立杆的地基承载力计算1、立杆基础底面的平均压力其中：N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 N=9.366 kN A 基础底面面,取钢管直接搭设在承台基面A=4.89 cm2经计算得到立杆的地基承载力 P=9366489=19.2 N/mm2计算结果：立杆基础底面的平均压力小于承台混凝土抗压强度设计值40N/mm2；满足要求