满堂支架计算书.doc

1、满堂支架计算书海湖路桥箱梁断面较大，本方案计算以海湖路桥北幅为例进行计算，南幅计算与北幅相同。海湖路桥北幅为 530m 等截面预应力混凝土箱形连续梁（标准段为单箱双室） ，箱梁高度 1.7m，箱梁顶宽 15.25m。对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。满堂支架的计算内容为：碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算满堂支架整体抗倾覆验算箱梁底模下横桥向方木验算碗扣式支架立杆顶托上顺桥向方木验算箱梁底模计算立杆底座和地基承载力验算支架门洞计算。 1 荷载分析1.1 荷载分类作用于模板支架上的荷载，可分为永久荷载（恒荷载）和可变荷载（活荷载）两类。模板支架的永久荷载，包括下列荷载。作用在模板支架上的结构

2、荷载，包括：新浇筑混凝土、模板等自重。组成模板支架结构的杆系自重，包括：立杆、纵向及横向水平杆、水平及垂直斜撑等自重。配件自重，根据工程实际情况定，包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件的自重。模板支架的可变荷载，包括下列荷载。施工人员及施工设备荷载。振捣混凝土时产生的荷载。风荷载、雪荷载。1.2 荷载取值（1）雪荷载根据建筑结构荷载规范 （GB 50009-2012）查附录 D.5 可知，雪的标准荷载按照 50 年一遇取西宁市雪压为 0.20kN/m2。根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012 ）7.1.1 雪荷载计算公式如下式所示。Sk=urso式中：Sk雪荷载标准值

3、(kN/m2)；ur顶面积雪分布系数；So基本雪压(kN/m2)。根据规建筑结构荷载规范 （GB 50009-2012）7.2.1 规定，按照矩形分布的雪堆计算。由于角度为小于 25，因此 r 取平均值为 1.0，其计算过程如下所示。Sk=urso=0.201=0.20kN/m2（2）风荷载根据建筑结构荷载规范 （GB 50009-2012）查附录 D.5 可知，风的标准荷载按照 50 年一遇取西宁市风压为 0.35kN/m2 根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2011）4.3.1 风荷载计算公式如下式所示。W=0.7UzUsWO式中：W 风荷载强度（ kN/m2）

4、；WO基本风压（ 0.35KN/m2） ；Uz风压高度计算系数，根据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2011）附录 D 取 1.0；Us风荷载体型系数，根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2011） 4.3.2 条采用 1.3。风荷载强度 W=0.7UzUsWO=0.71.01.30.35=0.32KN/m2（3）q1 箱梁自重荷载，按设计说明取值 26KN/m3。根据海湖路桥现浇箱梁结构特点，按照最不利荷载原则，每跨箱梁取-截面（跨中） 、截面（墩柱两侧 2.06.0m） 、截面（墩柱两侧2.0m）等三个代表截面进行箱梁自重计算(截面选择区段

5、内箱梁自重最大处截面)，并对三个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算，单跨箱梁立面图见下图：单跨箱梁立面图1）-截面处 q1 计算图 1.2-1 海湖路桥-截面根据横断面图，则：q1 = （269.22）/8.86=27.06 KN/mBWAc注：B箱梁底宽，取 8.86m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。混凝土容重，取 26KN/。cA箱梁横截面混凝土面积（ ） 。2）截面处 q1 计算图 1.2-2 海湖路桥-截面根据横断面图，则：q1 = （2610.7）/8.86=31.4 KN/mBWAc3）截面处 q1 计算图 1.2-3 海湖路桥-截面根据横断面图，则：

6、q1 = （2618.3）/8.86=53.7 KN/mBWAc（4）q2模板自重荷载，根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2011）取 0.75KN/ m2；（5）q3 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2011）取 1.0KN/ m2；（6）q4 浇筑和振捣混凝土时产生的荷载，按均布荷载计算，根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ 130-2011）取 2.0KN/ m2；（7）q5 支架自重，根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（GCJ-2011）取 0.75KN/m2。1.3 荷

7、载组合系数为安全考虑，参照建筑结构荷载规范 GB50009-2012 规定，计算结构强度的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应的分项系数：（1）永久荷载的分项系数，取 1.2；（2）可变荷载的分项系数，取 1.4。1.4 荷载组合荷载组合按照建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范表 4.4.1 的规定，取值如下表 1.4.1 所示。表 1.4.1 荷载效应组合计算项目 荷载组合1.永久荷载+可变荷载（不包括风荷载）立杆承载力计算2.永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）连墙件承载力计算 风荷载+3.0kN斜杆承载力和连接扣件（抗滑）承载力计算 风荷载2 结构检算2.1 碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算

8、碗扣式满堂支架和扣件式满堂支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出 20%以上，甚至超过 35%） 。本工程现浇箱梁支架立杆强度及稳定性验算，根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ 130-2011（本节计算过程中简称为 “本规范” ）立杆的强度及稳定性计算公式进行分析计算。1、-截面跨中 18m 范围内，碗扣式钢管支架体系采用 9090120cm 的布置结构，见图 2.1-1。（1）立杆强度验算根

9、据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为 120cm 时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N33.6kN（参见路桥施工计算手册表 135 钢管支架容许荷载） 。立杆实际承受的荷载为：N=1.2N GK+0.91.4N QK（组合风荷载时）N GK永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；N QK可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；将荷载取值结果带入计算公式： 向 向 向向向向向向向 单 位 ： m图 2.1-1：-截面支架布置图N GK=0.90.9（q 1+q2+q5）=0.81(27.06+0.75+0.75)=23.13KNN QK=0.90.9(q3+q4+w+Sk)=0.81(1.0+2.0+

10、0.32+0.2)=2.85KN则：N=1.2N GK +0.91.4N QK=1.223.13+0.91.42.85=31.35KNN33.6KN ，强度满足要求。（2）立杆稳定性验算立杆的稳定性计算公式：N/（A）+M W/Wf(组合风荷载时)N计算立杆段的轴向荷载 31.35KN；f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm 2（参考本规范表 5.1.6得） ；A支架立杆的截面积 A489mm 2(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比 由本规范附录 A表 A.0.6取值；i截面的回转半径 i=15.78mm，(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；长细比

11、L/i。L水平步距，L1.2m。于是，L/i76，参照本规范附录 A表 A.0.6得 0.744;MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距，按本规范式（5.2.9）计算；MW=0.91.4MWK=0.91.4*0.32=0.47KN.m2；W抵抗矩 W=5.08103mm3(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；则，N/(A)+M W/W31.3510 3/（0.744489）+0.47106/（5.0810 3）178.70KN/mm 2f205KN/mm 2计算结果说明支架立杆稳定性满足要求。2、-截面桥墩旁 2m6m 范围内，碗扣式钢管支架体系采用 6090120cm 的布置结构，见图 2

12、.1-2：图 2.1-2：-截面支架布置图向 向 向向向向向向 单 位 ： m（1）立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为 120cm 时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N33.6kN（参见路桥施工计算手册表 135 钢管支架容许荷载） 。立杆实际承受的荷载为：N=1.2N GK+0.91.4N QK（组合风荷载时）N GK永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；N QK可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；将荷载取值结果带入计算公式：N GK=0.90.6（q 1+q2+q5）=0.54(31.4+0.75+0.75)=17.77KNN QK=0.90.6(q3+q4+w+Sk)=0

13、.54(1.0+2.0+0.32+0.2)=1.9KN则：N=1.2N GK +0.91.4N QK=1.217.77+0.91.41.9=23.72KNN33.6KN ，强度满足要求。（2）立杆稳定性验算立杆的稳定性计算公式：N/（A）+M W/Wf(组合风荷载时)N计算立杆段的轴向荷载 23.72KN；f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm 2（参考本规范表 5.1.6得） ；A支架立杆的截面积 A489mm 2(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比 由本规范附录 A表 A.0.6取值；i截面的回转半径 i=15.78mm，(参考路桥施工计算手册表 1

14、3-4得)；长细比 L/i。L水平步距，L1.2m。于是，L/i76，参照本规范附录 A表 A.0.6得 0.744;MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距，按本规范式（5.2.9）计算；MW=0.91.4MWK=0.91.4*0.32=0.47KN/m2；W抵抗矩 W=5.08103mm3(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；则，N/(A)+M W/W23.7210 3/（0.744489）+0.47106/（5.0810 3）157.72KN/mm 2f205KN/mm 2计算结果说明支架立杆稳定性满足要求。3、-截面在桥墩旁两侧各 2m 范围内，碗扣式钢管支架体系采用 6060120c

15、m 的布置结构，见图 2.1-3：图 2.1-3：-截面支架布置图（1）立杆强度验算向 向向向 向向向向 单 位 ： m根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为 120cm 时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N33.6kN（参见路桥施工计算手册表 135 钢管支架容许荷载） 。立杆实际承受的荷载为：N=1.2N GK+0.91.4N QK（组合风荷载时）N GK永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；N QK可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和；将荷载取值结果带入计算公式：N GK=0.60.6（q 1+q2+q5）=0.36(53.7+0.75+0.75)=19.87KNN QK=0.60.6(q

16、3+q4+w+Sk)=0.36(1.0+2.0+0.32+0.2)=1.27KN则：N=1.2N GK +0.91.4N QK=1.219.87+0.91.41.27=25.44KNN33.6KN ，强度满足要求。（2）立杆稳定性验算立杆的稳定性计算公式：N/（A）+M W/Wf(组合风荷载时)N计算立杆段的轴向荷载 25.44KN；f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm 2（参考本规范表 5.1.6得） ；A支架立杆的截面积 A489mm 2(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比 由本规范附录 A表 A.0.6取值；i截面的回转半径 i=15.78mm，

17、(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；长细比 L/i。L水平步距，L1.2m。于是，L/i76，参照本规范附录 A表 A.0.6得 0.744;MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距，按本规范式（5.2.9）计算；MW=0.91.4MWK=0.91.4*0.32=0.47KN/m2；W抵抗矩 W=5.08103mm3(参考路桥施工计算手册表 13-4得)；则，N/(A)+M W/W25.4410 3/（0.744489）+0.47106/（5.0810 3）162.45KN/mm 2f205KN/mm 2计算结果说明支架立杆稳定性满足要求。2.2 满堂支架抗倾覆验算依据公路桥涵技术施工技术规

18、范实施手册第 9.2.3 要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于 1.3。K0=稳定力矩/倾覆力矩=yN i/Mw按海湖路桥北幅 150m 长度验算支架抗倾覆能力：桥梁宽度 15.25m，长 150m 采用 9090120cm 跨中支架来验算全桥：支架横向 18 排；支架纵向 168 排；平均高度 5.9m；顶托 TC60 共需要 16818=3024 个；立杆需要 168185.9=17842m；纵向横杆需要 1685.9/1.218=14868m；横向横杆需要 185.9/1.2150=13275m；故：钢管总重（17842+14868+13275）3.84=176.58t;

19、顶托 TC60 总重为：30257.2=21.77t；故支架重力 N1=176.589.8+21.779.8=1943.83KN；稳定力矩= yN i=5.91943.83=11468.6KN.m依据以上对风荷载计算 WK=0.32KN/ m2海湖路桥左幅 150m 共受力为：q=0.325.9150=283.2KN；倾覆力矩=q3=283.23=849.6KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=11468.6/849.6=13.21.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求。2.3 横桥向方木（底模背肋）验算本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用 1010cm 方木，方木横桥向跨度在跨中截面（-截面

20、）处按 L90cm 进行受力计算，在桥墩顶横梁截面及横隔板梁处、桥墩顶及墩旁各 6m 范围内（II- II、-截面处）按 L60cm 进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全） ，木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。横桥向方木受力结构图见下图： 方 木 材 质 为 杉 木 ， w =1MPa 7 E9090(6)尺 寸 单 位 ： cm57q(KN/m)q(KN/m)截面处按桥每跨中截面处 18.0m 范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L90cm 进行验算。 方木间距计算q(q

21、 1+ q2+ q3+ q4)B(27.06+0.75+1.0+2.0)18=554.58kNM(1/8) qL 2=(1/8)554.580.9256.15kNW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3则： n= M/( Ww)=56.15/(0.000167110000.9)=33.96(取整数 n34 根)dB/(n-1)=18/33=0.54m 注：0.9 为方木的不均匀折减系数。经计算，方木间距小于 0.54m 均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距 d 取 0.3m，则 n18/0.461 根。 每根方木挠度计算方木的惯性矩 I=(bh3)/1

22、2=(0.10.13)/12=8.33310-6m4则方木最大挠度：fmax=(5/384)(qL 4)/(EI)=(5/384)(554.580.9 4)/(18091068.33310-6)=0.3510 -3ml/400=0.9/400=2.2510 -3m (挠度满足要求)。 方木抗剪计算Sm=(bh2)/8=(0.10.12)/8=1.2510-4m3=(qlS m)/(nIb)=（554.580.91.2510 -4）/(618.33310 -60.1)=1.22MPa ,现场使用 I40 工字钢作为纵向主梁满630.81足要求。工字钢跨中挠度验算：按简支梁计算 4 412 354519.736.05.013.77.53824qlf mmEIx挠度满足要求。通过以上计算，I40a 型刚度满足要求，可使用 60间距 I40a 型工字钢。