安全爬梯受力计算正文

安全爬梯概述桥梁建设施工用安全爬梯是由香蕉式爬梯架搭设而成，该安全爬梯是从澳洲引进的， 主要构件为立杆、横杆和斜杆，由于横杆插头与立杆接触的范围大,具有非常大的夹紧力和 稳定性，爬梯整体在三维空间结构强度高、整体稳定性好、并具有可靠的自锁性能，能有 效地提高爬梯的整架稳定强度和安全度，该系统爬梯完全避免了螺栓作业及零散扣件， 能方便地组装成多种规格和荷载的棚架组合。并能更好的满足各种 施工安全的需要。广泛 应用于房建、桥梁、立交桥、隧道、涵洞、烟囱、水塔、大坝及大跨度棚架等多种工程施 工中。香蕉式爬梯主要由立杆、横杆、斜杆、横撑、顶杆、底座、可调U托、脚踏板、 梯子、踢脚板及其他配套构件组成。各部件安装使用方法如下：1. 可调底座插于立杆底部，用作支承系统的水平，高度垂直调节及扩大承压面传 力给基础，由螺杆及底板焊接而成，可调底座不可调得太高，以免从立杆中脱出造 成安 全事故。2, 立杆是承受垂直方向载荷的主要构件。在立杆的管件上每隔0.5/0.75m的距离焊有一排销扣，用来安装横杆、横撑、或斜杆。插销直接焊接在立杆顶部，确保无丢 失。3. 横杆是框架水平承力构件。它通过销库与立杆连接，由于销库带有锲铁，使两者的 连接具有极好的力学强度和极高的自锁性能。4. 横撑是框架水平承力及用来安放梯子和脚踏板构件。它通过销库与立杆连 接。5梯子安放在横撑上，用于施工人员上下的通道。6. 脚踏板是安放在横撑上，用于施工通道，操作平台的桥板。7. 斜杆是用于加强整个框架的构件。它是由特制的斜接头连接在立杆的销扣上。8为保证施工人员安全，立杆上每隔0.5/0.75m需安装横杆，梯子两边均安放扶 手，另外安全爬梯的斜杆也要四面安放，以加强整架的稳定性。9.安全爬梯每隔1.5米安放一张带踏步Z字形楼梯，每隔4-5米需安置扣墙件，/、J I 11J J J / I、。二、结构计算及设计依据钢管落地扣件式脚手架安全爬梯的计算参照1、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)2建筑结构荷载规范(GB50009-2001)3.钢结构设计规范(GB50017-2003)等。三、安全爬梯使用材料选择及使用要求1材料要求：(1)立柱采用帕8X3.25钢管，钢材强度等级Q235，横杆及剪刀撑采用采用(|48 2.5钢管，钢材强度等级Q235 ;钢管表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、划 道和硬弯，新用的钢管要有出厂合格证，其质量应符合现行国家标准。(2) 横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件采用双扣件。(3) 爬梯板采用钢板网爬梯板。2、地基要求：(1) 土类型:碎石土，地基承载力标准值(kPa): 300.00 ；(2) 立杆基础底面面积(m2)： 0.20；(3) 地基承载力调整系数：1.00 o3、搭设要求：(1) 每杆立杆底部应设置底座和垫板；(2) 安全爬梯搭设高度为3.25，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米。1小横杆的计算：小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。按照小横杆上面的 爬梯板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。不:住值 * 1=0.038kN/m(1)均布荷载值计算小横杆的爬梯板的一P2=0.350 X1.500/2=0.262kN/mf活荷载标准值 0=2.000 .500/2=1.500kN/m荷载的计算值 q=1.2 0.038+1.2 0.262+1.4 .500=2.461 kN/m(2) 抗弯强度计算最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩计算公式如下M qmax= C|l /8M=2.461 xl.0502/8=0.339kN.m o=0.339 xl06/5080.0=66.765N/mm2小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,ii足要求！(3) 挠度计算最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下：Vax=5 ql 4/384EI荷载标准值 q=0.038+0.262+1.500=1.801 kN/m简支梁均布荷载作用下的最大挠度V=5.0 X1.801 X1050.04/(384 2.06X105 X121900.0)=1.135mm小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求！2、大横杆的计算：大横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形荷载值计算； I( II小横杆的自重标准值P1 =0.038 X.050=0.040kN爬梯板的荷载标准值 P2=0.350 X1.050 X1,500/2=0.276kN活荷载标准值 Q=2.000 X1.050 X.500/2=1.575kN荷载的计算值 p=(1.2 X0.040+1.2 XO.276+1.4 X1.575)/2=1.292kN抗弯强度计算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下:集中荷载最大弯矩计算公式如下：M pmax =0.1 75PIM=0.08 X(1.2X).O38) X1.5002+0.175 X1.292 x1.500=0.347kN.m o=0.347X06/5080.0=68.398N/mm2大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,A足要求！(3 )挠度计算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最 大弯矩计算公式如下：Vax=0.677ql4/100EI荷载标准值 q=0.038+0.262+1.500=1.801 kN/m集中荷载最大挠度计算公式如下：VMax=1.146ql3/100EI大横杆自重均布荷载引起的最大挠度V1 =0.677 X).O38 X500.00 4/(100 2.060 X105 X21900.000)=0.05mm集中荷载标准值 P=0.040+0.276+1.575=1.891 kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V 仁 1.146X1890.945 X500.003 心 00 2.060X05X21900.000)=2.91 mm最大挠度和:V=V1 +V2=2.965mm大横杆最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!3、荷载标准值：作用于爬梯的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m);本例为0.1NG1 = 0.1 20.300=2.03kN 爬梯板的自重标准值(kN/m2);本例采用钢板网爬梯板，标准值为0.35NG2 = 0.350 X4 X.500 (1.050+0.300)/2=1.417kN q/I r/lyiTPi 久 口 主2 | 旦 eiwi I ij，十 i/y/rrri/| 、/iyi 不 i 久7=11久，旦 为0.14ONG3 = 0.140 X1.500X4/2=0.420kN吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2) ; 0.005经计算得到,静荷载标准值NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.523kN。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的 1/2取值。经计算得到,活荷载标准值NQ = 2.000 X1 X1.500 xl.050/2=1.575kN风荷载标准值应按照以下公式计算Wk=0.7* Uz* Us* WO其中wo基本风压(kN/m2)按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：W0 = 0.300Uz风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：Uz = 1.420Us 风荷载体型系数：Us = 0.840经计算得到、风荷载标准值 Wk = 0.7 X0.300 X.420 X0.840 = 0.250kN/m2o考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式N = 1.2NG + 0.85X1.4NQ不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式N = 1.2NG + 1.4NQ风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式MW = 0.85X.4Wklah2/10其中Wk风荷载基本风压标准值(kN/m2)；la-立杆的纵距(m)；h立杆的步距(m)。4、立杆承载力计算：（75型）立杆（48 X3.25 钢管界面特征:A=456.7MM2 ; i=15.78mm ; 1。二 口l=0.77*750=577.5mm ; Y=1 浙二 36.6;O=nE/Y = n *210000/ (36.6*36.6) =1546MP设计荷载N=456.7/2* (170+( 1+0.12)*1546)/2-456.7/2* (170+( 1+0.12)*1546/2 ) -170*1546 立 柱共 4 根，可承载：31*4=124KN1/2 =31003N=41KN60 米荷载：1.575*60=94.5KN V 124KN;满足要求；5、立杆的稳定性计算：(1)不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算o=N/ A f其中n立杆的轴心压力设计值，N=7.63kN ;一一轴心受压立杆的稳定系数，由长细比10/i的结果查表得到0.19; i计算立杆的截面回转半径，1.58cm10计算长度（m），由公式10 = kuh确定，10=3.12mk计算长度附加系数，取1.155;u 计算长度系数，由爬梯架的高度确定，u=1.50 ;立杆净截面面积,A=4.89cm2 ;W立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.08cm3 ;o -钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到c = 84.02 f钢管立杆抗压强度设计值订f = 205.00N/mm2 ;不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算o v f,满足要求！o=N/ A+ MW /W f其中N立杆的轴心压力设计值，N=7.30kN ;一一轴心受压立杆的稳定系数，由长细比IO/i的结果查表得到0.19；i一计算立杆的截面回转半径，1.58cmI0计算长度(m)，由公式IO = kuh确定10=3.12mk计算长度附加系数，取1.155;u计算长度系数，由爬梯架的高度确定，u=1.50 ;A.立杆净截面面积，A=4.89cm2 ;W立杆净截面模量（抵抗矩），W=5.08cm3 ;MW计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.145kN.m ;o钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到o = 108.9 f钢管立杆抗压强度设计值订f = 205.00N/mm2 ;考虑风荷载时，立杆的稳定性计算c 4.50Aw-每个连墙件的覆盖面积内爬梯架外侧的迎风面积，=16.200m2 ;经计算得到Nlw = 5.681 kN，连墙件轴向力计算值NI = 10.681 kN连墙件轴向力设计值Nf = Af其中轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l/i=30.00/1.58的结果查表得到=0.95A = 4.89cm2 ; f=20500N/mm2。经过计算得到Nf = 95.411 kNNfNI，连墙件的设计计算满足要求!经过计算得到NI = 10.681 kN大于扣件的抗滑力8.0kN,不满足要求！8、立杆的地基承载力计算：立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求P wfg其中P立杆基础底面的平均压力（kN/m2）, p = N/A ; p= 19.0；上部结构传至基础顶面的轴向力设计值（kN）; N = 7.63A基础底面面积（m2） ; A = 0.20fg地基承载力设计值（kN/m2）; fg = 20.00地基承载力设计值应按下式计算fg = kc xfgk其中kcfgk梯架地是承载力调整系数；kc = 1地基承载力标准值；fgk = 20.00尸地基承载IflIT扣件K一IJ-LLK 17 | | 八乙P=l I J I k V. 7安全爬梯75安全爬梯50