xxxx桥满堂支架计算书.doc

连续箱梁满堂支架设计计算书编 制： 复 核： 审 核： 现浇箱梁满堂支架计算书设计依据设计采用规范1.钢结构设计规范（GB50017-2003）；2.建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）；3.建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）；4.路桥施工计算手册周水兴等主编（人民交通出版社）；5.公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）；6.木结构设计规范（GB5005-2003）。材料力学及截面特性现浇支架所需用到的材料力学特性见下表。表2.2-1 材料力学特性材料型号弹性模量（MPa）抗弯强度（MPa）抗剪强度（MPa）规范编号钢材Q235A2060002151252竹胶合板15mm9898354木材TC17-A10000171.74现浇支架结所需截面特性见下表。表2.2-2 材料截面特性规格截面积（mm）重量（N/m）截面惯性矩Ix（mm4）截面最小抵抗矩（mm3）净面积矩Sx（mm3）腹板厚度tw（mm）工钢I12工字钢1810142.1488000077460钢管483.548938.41219005080方木100100100006083333001666703. 设计说明碗扣式支架由可调底座、立杆、横杆、可调托座、横桥向分配梁（I12工字钢）、顺桥向方木、厚竹胶板等组成，详见图。箱梁支架构造图（单位：mm）支架布置：1、立杆布置：支架立杆水平间距在顺桥向梁端两侧3.5m范围采用0.6m，其余顺桥向纵向间距为0.9m，横向梁底中央正下方宽度范围内采用0.6m，翼板外侧施工平台脚手架搭设横向间距0.9m，步距120cm。剪刀撑布置：顺桥向每7跨设置一排通高横桥向剪刀撑；横桥向剪刀撑分别在支架最外侧，两个边腹板、中腹板位置设置。底、腹板为15mm竹胶板，模板下方为纵桥向放置的10cm方木，间距腹板位置0.2m，翼缘及底板位置0.3m，按实际情况加密。方木下方为横桥向通长的I12工字钢，由支架顶托往下传力。外腹板侧面模板的面板为15mm竹胶板，横肋采用10cm方木，竖肋为483.5mm钢管弯制。由带顶托的483.5mm钢管作为竖肋支撑，结合立杆纵距布置，483.5mm钢管与不少于两根支架立杆之间用扣件固定，且靠近外侧边缘的一个扣件要尽量接近水平杆节点位置。为增强结构的安全，立杆最上端步距设置为90cm。4. 支架结构验算4.1 碗扣支架承载力计算由于现浇箱梁时，混凝土对底模及以下支架为竖向力荷载，对侧模为水平力荷载，故分别对竖向和水平力进行计算。4.1.1 竖向力荷载标准值根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）4.2.4节分别对碗扣支架竖向永久荷载和可变荷载进行计算。永久荷载模板及支撑架自重标准值：10m以下的支撑架可不计算架体自重；新浇筑预应力钢筋混凝土自重标准值。 箱梁腹板、底板在各箱室保持一致，可取箱梁结构的翼板边线至第一个中腹板位置进行计算，箱梁砼容重取26kN/m3。可变荷载施工人员及设备荷载标准值：1kN/；浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值：2kN/；4.1.2 水平力荷载标准值根据建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）4.1.1节分别对碗扣支架竖向永久荷载和可变荷载进行计算。永久荷载新浇混凝土对模板的侧压力标准值新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值：，其中： 新浇混凝土对模板的侧压力计算值（kN/）； 新浇混凝土的重力密度，取24.0kN/m； 新浇混凝土的初凝时间，暂取10 h； 混凝土的浇筑速度，取0.3m/h； 模板计算高度，箱梁分两次浇筑，对于1.4m高梁取1.35m； 外加剂影响修正系数，取1.2； 混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。将已知参数代入以上两个公式计算混凝土最大侧压力：取二者较小值，得梁高1.4m箱梁混凝土侧压力标准值；可变荷载倾倒混凝土时产生的荷载标准值，取2 kN/。风荷载根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范4.3.1所示，作用于模板支撑架上水平风荷载标准值的计算公式如下式所示。 式中：风荷载标准值（KN/m2）； 风压高度变化系数，按建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范附录D采用，本桥为C类地形，高度在10m以内，取为0.74； 风荷载体型系数，无遮挡拦单排体型系数，按现行国家标准有关规定值修正取=0.955，故。基本风压（kN/m2），按照贵州地区1/50取值； 风荷载的计算如下所示。 、上端模板风压标准值碗扣支架箱梁侧模板风荷载，选取C-C断面处横桥向一排立杆上箱梁侧模板所承受的风荷载进行验算，立杆在纵桥向的纵距最大为0.9m，侧模面积；将箱梁所受风力均匀作用于碗扣支架立杆顶部，则单根立杆顶部所承受的侧模传递的风荷载为：、碗扣支架风压a、节点风荷载支架立杆步距为1.2m，纵距按0.9m计，单根斜杆最多同时连接6排立杆，如下图所示。挡风系数。标准风荷载。考虑排架连续承受风荷载计算，多层架体总和系数：。求得节点风荷载:b、节点风荷载在斜杆及立杆产生的内力由建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范规定，架体内力计算应将风荷载化解为每一节点的集中荷载；斜杆内力计算简图根据力的平行四边形定理，水平风荷载在立杆及斜杆中产生的内力、按下列公式计算。，第一层模板风荷载：，各层支架风荷载：，支架平均高度5m，共=4层横杆，则，在斜杆及立杆产生的荷载总和为：斜杆内力；立杆内力。立杆内力在迎风面为拉力，背风面为压力，故单根立杆风荷载产生的轴向压力为4.1.3 竖向荷载效应组合根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ 166-2008第5.6.2条，单肢立杆轴向力和承载力应按下列公式计算：不组合风荷载时，单肢立杆轴向力：组合风荷载时，单肢立杆轴向力：由于此处风荷载较小，因此最不利荷载为不组合风荷载时受力。由软件计算得：由图可知，箱梁浇筑完成后，支架钢管最大轴力为：Nmax=31.1KN。4.1.4 水平荷载效应组合将4.1.2节计算得，梁高1.4m箱梁混凝土最大侧压力标准值为32.4KN/，取2KN/，分别加载至48竖肋上。根据建筑施工模板安全技术规范JGJ 162-2008第4.3.1条，单位面积所承受的侧向压力应按下列公式计算：梁高1.4m箱梁48竖肋纵桥向间距为0.9m。将已知荷载代入上式计算得单根竖肋最大侧压力组合。4.2 立杆稳定性验算碗扣支架立杆采用外径48mm，壁厚3.5mm钢管，面积489mm2,回转半径=15.8mm，截面模量=4.49103mm3。抗压、弯强度设计值，碗扣单根立杆最大轴向力为。单根立杆进行稳定性验算时，需满足：满堂碗扣支架立杆计算长度按下式计算其中为立杆伸出顶层水平杆长度，设计控制在60cm，最上层步距控制在=90cm。则压杆长细比为：。由此可查建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ170-2011)附录C，可知立杆稳定系数。立杆稳定性验算： 经验算，底、腹板下立杆强度、稳定性满足设计要求。翼板下侧模竖肋腹板上的现浇混凝土水平压力通过483.5mm钢管竖肋传递给横杆。箱梁斜撑构造图侧模483.5mm竖肋钢管截面参数指标：侧模钢管竖肋检算：方木小楞此部位按间距0.30米布置。背带采用248mm3.5mm。强度及刚度检算Midas civil应力图 Midas civil位移图计算结果：最大应力满足要求最大变形满足要求4.3 扣件抗滑强度计算根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范5.6.4规定，自上而下叠加斜杆的最大内力，验算斜杆两端连接扣件抗滑强度，按照下式计算。 式中：扣件抗滑强度，取8KN。 支架平均高度5m，共=4层横杆，则，在斜杆产生的荷载总和： 通过以上计算可知，斜杆两端连接扣件抗滑强度满足施工使用的要求。4.4 架体抗倾覆验算支架搭设高度按5m计算，宽度13.8m。单排立杆中心线以左迎风面风荷载对立杆产生的为拉应力，以右背风面风荷载对立杆产生的为压应力，以拉应力之和验算支架的整体抗倾覆性。单排21根立杆，每5根设置一道剪刀撑，迎风面共设置4道，取纵桥向0.9m宽计算风荷载产生的立杆拉力，支架自重按2.8KN/m计算。单根剪刀撑产生的立杆拉力Wv1=0.7KN5道剪刀撑产生的立杆拉力为单排支架自重：横桥向抗倾覆稳定系数=139/2.8=49.61.3。满足设计要求。5. 竹胶板受力验算5.1 荷载标准值取值永久荷载新浇筑钢筋混凝土自重标准值：26kN/m；可变荷载施工人员及设备荷载标准值：2kN/；振捣混凝土时产生的荷载标准值：取2kN/；倾倒混凝土时，对垂直面板产生的水平荷载标准值：2kN/；5.2 荷载组合计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性应采用荷载设计值即荷载标准值乘以荷载分项系数。计算正常使用极限状态变形时，应采用荷载标准值。强度验算时：永久荷载分项系数取1.2，可变荷载取1.4挠度验算时：为永久荷载标准值。5.3 底模竹胶板验算底模采用15mm厚竹胶板，其下为顺桥方向放置的10cm10cm木方。在底板和翼板处间距均为30cm，在腹板处间距为20cm。计算可得：腹板处最大砼荷载组合为：q=1.2261.4+1.4（2.5+2.0）=49.99 KN/。底板处最大砼荷载组合为：q=1.226（0.45+0.42）+1.4（2.5+2.0）=33.44 KN/。将底板受力简化成受均布荷载的三跨连续梁：底板处竹胶板受力模型图（单位：mm）底板强度验算：可得：=35MPa强度满足要求。底板刚度验算：300/400=0.75mm刚度满足要求。将腹板受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。腹板处竹胶板受力模型图（单位：mm）腹板强度计算腹板强度验算：；35MPa强度满足要求。腹板刚度验算： 200/400=0. 5mm刚度满足要求。5.4 侧模竹胶板验算侧模采用15mm厚竹胶板，根据水平混凝土压力荷载值可知，侧压力最大组合值为37.5KN/，其下10cm木方间隔30cm布置。将侧模受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。侧模竹胶板受力模型图侧模强度验算：35MPa强度满足要求。刚度验算300/400=0.75mm刚度满足要求。其他部位模板受力均较小，此处不再进行计算。6. 10cm10cm方木验算木方为顺桥方向放置，在底板处间距均为30cm，翼板处间距均为30cm，在腹板处间距为20cm。其下为I12工字钢分配梁，10cm10cm方木在端横梁处纵桥向跨径60cm，在跨中断面处纵桥向跨径90cm。6.1 跨中断面处 底板处木方竹胶板上0.3m宽的荷载作用其上，将其荷载转化成线均布荷载。 腹板处木方竹胶板上0.2m宽的荷载作用其上，将其荷载转化成线均布荷载。 受力模型：根据以上计算结果，腹板与底板处木方受力相同，选取此处进行验算，将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。纵向木方受力模型图（单位：m）弯矩：剪力：强度验算：抗弯模量：弯曲应力：剪切应力：通过以上计算，根据路桥施工计算手册表8-6查红松的容许应力，可知=4.85MPa=15.0MPa，=0.675MPa=1.6MPa。则底板及腹板处方木强度满足施工使用的要求。刚度验算红松的弹性模量E=9103MPa，根据材料力学可知挠度计算如下所示。根据公式均布荷载作用下刚度验算公式，其挠度计算过程如下所示。通过以上计算可知，f=0.583mm f=L/400=900/400=2.25mm，则纵桥向木方刚度满足施工使用的要求。6.2 端横梁断面处 竹胶板上0.2m宽的荷载作用其上，其计算过程与跨中断面腹板处相同且跨径为0.6m，偏于安全，故此处不再进行重复计算。翼板处同理。6.3 侧模横肋 荷载竹胶板上0.3m宽的荷载作用其上，砼最大侧压力荷载为32.4KN/，将其荷载转化成线均布荷载。 受力模型侧模横肋跨径0.9m，根据以上计算结果，在腹板处木方受力最大，选取此处进行验算，将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。图6.3-1侧模横肋木方受力模型图（单位：m）弯矩：；剪力：。强度验算：抗弯模量：弯应力：切应力：通过以上计算，根据路桥施工计算手册表8-6查红松的容许弯曲应力，可知=2.88MPa=15.0MPa，=0.6MPa=1.6MPa。则侧模方木抗剪强度满足施工使用的要求。刚度验算红松的弹性模量E=9103MPa，根据材料力学可知挠度计算如下所示。根据公式5-8均布荷载作用下刚度验算公式，其挠度计算过程如下所示。通过以上计算可知，f=0.78mm f=L/400=900/400=2.25mm，则侧模向木方刚度满足施工使用的要求。7. I12工字钢分配梁验算横桥向选用I12工字钢放置于碗扣支架顶托之上，根据箱梁截面高度和底板、腹板部位不同，跨径有0.6m、0.9m两种。对两种跨径下的I12工字钢进行强度和刚度验算。在梁高1.4m端横梁处，I12工字钢横桥向跨径0.6m。纵桥向间隔0.6m布置。荷载将荷载转化成线均布荷载。强度验算荷载：将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。横向工字钢受力模型图根据公式，弯矩：；剪力：计算内力。弯矩：剪力：。强度验算弯应力：切应力：通过以上计算，=13.94MPa=215MPa，=7.46MPaf=L/400=600/400=1.5mm，则横桥向分配梁刚度满足施工使用的要求。在跨中断面处，I12工字钢横桥向跨径0.9m。纵桥向间隔为0.9m布置。，将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。横向工字钢受力模型图根据公式，弯矩：；剪力：计算内力。弯矩：；剪力：。强度验算弯应力：切应力： 通过以上计算，=31.5MPa=215MPa，=11.23MPa f=L/400=900/400=2.25mm，则横桥向分配梁刚度满足施工使用的要求。8. 地基承载力验算浇筑工况：底托底面荷载由C20砼垫层按45扩散。荷载扩散面积：A=（0.16+0.4）2=0.3136m2实心段立杆承载力：N=1.21.050.60.91.426+1.4（2+2.5）=31.1KN空心段腹板立杆承载力：N=1.21.050.60.91.426+1.4（2+2.5）=31.1KN空心段底板立杆承载力：N=1.21.050.90.90.4726+1.4（2+2.5）=18.8KN试验测得地基承载力达到150KN/m2可以满足要求。9. 结论经验算，碗扣支架及模板强度、刚度及稳定性均满足要求，支架地基承载力在允许范围内。