现浇箱梁满堂碗扣支架验算-secret.doc
（泉塘特大桥）现浇箱梁支架验算一、现浇箱梁支架设计理论基础与设计步骤1、支架设计的理论基础理论力学原理；材料力学原理；结构力学原理。2、设计步骤拟定支架类型及结构布置 荷载分析及荷载组合 底模板验算 横向木枋验算 纵向木枋验算 支架立杆验算 门洞验算 地基承载力验算。3、支架设计本桥箱梁底至地面最大高度为14.0m，拟采用满堂式ø48*3.5碗扣支架作为全桥支架的基本构件。现浇梁底板和腹板位置立杆横距和纵距均为60cm,翼缘板位置立杆横距和纵距均为90cm,立杆步距为1.2m。满堂支架顶横向木枋采用12*12cm松木单层布置，横向木枋上铺设纵向木枋，纵向木枋6*8cm采用松木单层布置，纵向木枋上铺设15mm厚竹胶板。具体支架设计图附后。该连续梁与上饶县泉塘村7m宽县道成157°交角，交叉点正线里程为DK356+359.95，县道从第13#、14#墩中间穿过。为了保证县道正常交通，该处设单孔门洞支架。门洞垂直县道净宽为7m，高度不小于5.5m。门洞底部为宽1m×高0.6m条形C15砼基础，条形基础长m。基础上采用3排横向30cm×纵向60cm钢管支架，钢管支架顶横县道方向铺设15cm×20cm松木枋顶顺县道方向铺设1根20b工字钢，20b工字钢顶横县道方向铺设双拼32b工字钢，双拼32b工字钢间距为60cm。双拼32b工字钢顶横线路方向铺设18工字钢，18工字钢间距为60cm。18工字钢顶再架设满堂碗扣脚手支架，支架设计同其他段落。具体门洞设计图附后。二、荷载计算1、荷载分析钢筋混凝土自重箱梁钢筋混凝土自重属均布荷载，直接作用于底模及侧模，根据现浇梁设计图可得箱梁各部分自重荷载为：底板和顶板处：q1底板=(3.45*0.475+3.45*0.365)*26=75.35KN/m腹板处：q1腹板=(3.315*1.63-2.6*0.65÷2-0.5*0.3÷2-1.05*0.35÷2-1.825*0.775)*26=75.02KN/m翼缘板处：q1翼缘板=(2.65*0.485)*26=34KN/m竹胶板底模（板厚=1.5cm ，容重=7.5KN/m3）q2=1*1*0.015*7.5KN/m3=0.11KN/m2纵向木枋（6*8cm15cm）q3=（1/0.15）*0.06*0.08*7.5=0.24KN/m2横向木枋（12*12cm）横梁处 q4底板=（1/0.6）*0.12*0.12*7.5=0.18 KN/m2腹板处 q4腹板=（1/0.6）*0.12*0.12*7.5=0.18 KN/m2翼缘板处 q4翼缘板=（1/0.9）*0.12*0.12*7.5=0.12 KN/m2支架体系自重单根钢管自重按14m的支架高度计算钢管自重荷载（含配件、剪刀撑及水平拉杆等），ø48*3.5钢管单位重为3.84kg/m，加配件乘以系数2.0,则立杆自重平均分配到底层的荷载为:g=14m*3.84kg/m*系数2*9.8N/1000=1.05KN/根钢管支架体系自重根据支架设计图，底板及腹板区平均每平方米布置了11.1根钢管，翼缘板处平均每平方米布置了4.94根钢管，则支架体系自重为：底板和腹板处 q5底板和腹板=1.05*11.1=11.7KN/m2 翼缘板处 q5翼缘板=1.05*4.94=5.2KN/m2 施工机具及人员荷载 q6=1.5KN/m2 倾倒混凝土产生的荷载 q7=2.0KN/m2振捣砼产生的荷载 q8=2.0KN/m22、荷载组合验算底模底板处底模（宽3.45m）q=1.2(q1底板/3.45+q2)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.35/3.45+0.11)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=34.04KN/m2 腹板底模（单侧宽1.63m）q=1.2(q1腹板/1.63+q2)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.02/1.63+0.11)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=63.06KN/m2 翼缘板底模（单侧宽2.65m）q=1.2(q1翼缘板/2.65+q2)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(34/2.65+0.11)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=23.23KN/m2 验算纵向木枋底板处 q=1.2(q1底板/3.45+q2+q3)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.35/3.45+0.11+0.24)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=34.33KN/m2 腹板处 q=1.2(q1腹板/1.63+q2+q3)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.02/1.63+0.11+0.24)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=63.35KN/m2 翼缘板处 q=1.2(q1翼缘板/2.65+q2+q3)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(34/2.65+0.11+0.24)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=23.52KN/m2 验算横向木枋底板处 q=1.2(q1底板/3.45+q2+q3+q4底板)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.35/3.45+0.11+0.24+0.18)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=34.54KN/m2 腹板处 q=1.2(q1腹板/1.63+q2+q3+q4腹板)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.02/1.63+0.11+0.24+0.18)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=63.57KN/m2 翼缘板处 q=1.2(q1翼缘板/2.65+q2+q3+q4翼缘板)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(34/2.65+0.11+0.24+0.12)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=23.66KN/m2 验算立杆、地基底板处q=1.2(q1底板/3.45+q2+q3+q4底板+q5底板和腹板)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.35/3.45+0.11+0.24+0.18+11.7)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=48.58KN/m2 腹板处q=1.2(q1腹板/1.63+q2+q3+q4腹板+q5底板和腹板)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(75.02/1.63+0.11+0.24+0.18+11.7)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=77.61KN/m2 翼缘板处q=1.2(q1翼缘板/2.65+q2+q3+q4翼缘板+q5翼缘板)+1.4(q6+q7+q8)=1.2*(34/2.65+0.11+0.24+0.12+5.2)+1.4*(1.5+2.0+2.0)=29.9KN/m2 三、满堂脚手架结构验算底模板验算1、竹胶板验算竹胶板钉在纵向木枋（6*8cm15cm）上，直接承受上部施工荷载,取承受最大荷载的腹板处进行验算,截取1m宽的竹胶板简化为跨径为15cm的三等跨连续梁来验算，计算简图如下：1m宽*0.015m厚竹胶板截面特性I=100*1.53/12=28.13cm4=0.281*10-6m4W=100*1.52/6=37.5cm3=3.75*10-5m3w=12MPaE=9*103MPa=0.9*103KN/cm2截面验算弯曲强度验算Mmax=0.1q*L2=0.1*63.06*0.152=0.142KN.m w =Mmax/W=0.142/(3.75*10-5)/1000=3.8Mpa<w=12Mpa 满足要求挠度验算fmax=0.689*qL4/(EI)=0.689*104*63.06*0.154/(0.9*103*28.1)=0.009cm<f=L/400=0.04cm 满足要求2、纵向木枋验算纵向木枋采用6*8cm松木单层布设，直接承受底模传递下来的荷载，腹板及底板处采用跨径为0.6m的三等跨连续梁来计算，翼缘板处采用跨径为0.9m的三等跨连续梁来计算。腹板处纵向木枋验算支点中心间距60cm，顺桥方向中心间距为15cm，则纵向木枋的分布荷载为: q=（0.6*0.15*63.35)/0.6=9.5KN/m，计算简图如下：6*8cm松木枋截面特性I=6*8*8*8/12=256cm4=2.56*10-6m4W=6*8*8/6= 64cm3=0.64*10-4m3w=12MpaE=9*103MPa=0.9*103kN/cm2截面验算a、弯曲强度验算Mmax=0.1q*L2=0.1*9.5*0.602=0.342KN.mw =Mmax/W=0.342/(0.64*10-4)/1000=5.34Mpa<w=12Mpa 满足要求b、挠度验算fmax=0.689*qL4/(EI)=0.689*104*9.5*0.604/(0.9*103*256)=0.037cm<f=L/400=0.15cm 满足要求翼缘板处纵向木枋验算支点中心间距90cm，横桥方向中心间距为15cm，则纵向木枋的分布荷载为: q=（0.9*0.15*23.52)/0.9=3.53KN/m，计算简图如下：6*8cm松木枋截面特性I=6*8*8*8/12=256cm4=2.56*10-6m4W=6*8*8/6= 64cm3=0.64*10-4m3w=12MpaE=9*103MPa=0.9*103kN/cm2截面验算a、弯曲强度验算Mmax=0.1q*L2=0.1*3.53*0.902=0.286KN.mw =Mmax/W=0.286/(0.64*10-4)/1000=4.47Mpa<w=12Mpa 满足要求b、挠度验算 fmax=0.689*qL4/(EI)=0.689*104*3.53*0.904/(0.9*103*256)=0.07cm<f=L/400=0.225cm 满足要求3、横向木枋验算横向木枋采用12*12cm松木枋单层布置，直接承受纵向木枋传递下来的荷载。腹板及底板处的横向木枋按跨径为0.6m的三等跨连续梁来计算，翼缘板处为跨径为0.9m的三等跨连续梁。腹板处横向木枋验算腹板处横向木枋支点中心间距为60cm，顺桥向间距60cm，则横向木枋的分布荷载为: q=（0.6*0.6*63.57)/0.6=38.14KN/m，计算简图如下：12*12cm松木枋截面特性I=12*12*12*12/12=1728cm4=17.28*10-6m4W=12*12*12/6=288cm3=2.88*10-4m3w=12MpaE=9*103MPa=0.9*103kN/cm2截面验算a、弯曲强度验算Mmax=0.1q*L2=0.1*38.14*0.602=1.37KN.mw =Mmax/W=1.37/(2.88*10-4)/1000=4.77Mpa<w=12Mpa 满足要求b、挠度验算fmax=0.689*qL4/(EI)=0.689*104*38.14*0.604/(0.9*103*1728)=0.022cm<f=L/400=0.15cm 满足要求翼缘板处横向木枋验算翼缘板处横向木枋支点中心间距为90cm，顺桥向间距90cm，则横向木枋的分布荷载为: q=（0.9*0.9*23.66)/0.9=21.29KN/m，计算简图如下：12*12cm松木枋截面特性I=12*12*12*12/12=1728cm4=17.28*10-6m4W=12*12*12/6=288cm3=2.88*10-4m3w=12MpaE=9*103MPa=0.9*103kN/cm2截面验算a、弯曲强度验算Mmax=0.1q*L2=0.1*21.29*0.902=1.72KN.mw =Mmax/W=1.72/(2.88*10-4)/1000=6.0Mpa<w=12Mpa 满足要求b、挠度验算fmax=0.689*qL4/(EI)=0.689*104*1.72*0.904/(0.9*103*1728)=0.005cm<f=L/400=0.225cm 满足要求侧模板验算1、荷载计算模板侧压力新浇混凝土侧压力计算公式取下面两式中的较小值: 其中 c 混凝土的重力密度，取26.0kN/m3； t 新浇混凝土的初凝时间，取5h； V 混凝土的浇筑速度，取0.3m/h； H 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1.6m； 1 外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.00；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2 2 混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；5090mm时，取1.0；110150mm，取1.15。 则混凝土侧压力为：Pmax=0.22c t12v1/2=0.22×26×5×1.2×1.15×0.31/2=21.6kPaPmax=h=26×1.6=41.6kPa按取最小值，故取Pmax=21.6kPa振捣混凝土时产生的荷载取4kN/m22、荷载组合验算强度时P=21.6×1.24×1.431.52kN/m2验算刚度时P=21.6kN/m23、侧模板验算 根据底模验算，侧模纵向木枋拟采用6*8cm松木单层布置，间距为15cm；横向木枋采用12*12cm松木单层布置，间距为60cm。立杆验算1、立杆轴向荷载计算据路桥施工计算手册，采用ø48*3.5钢管作支架，当横杆步距为1.2m时，对接立杆的容许荷载N容=33.1KN。立杆底部承受竖向荷载为:腹板下:N=0.6*0.6*77.61KN/m2=27.94KNN容=33.1KN。 翼缘板下:N=0.9*0.9*29.9KN/m2=24.22KNN容=33.1KN。 结论:单根立杆承受荷载满足容许荷载要求。2、立杆稳定性验算 立杆的计算长度L0 L0=120cm 截面回转半径I i=1.58cm截面积A A=4.89cm2截面模量W W=5.08cm3钢材的抗压设计强度 容许=215Mpa长细比 = L0/i= 120/1.58=76轴心受压构件的稳定系数=0.715则立杆的稳定性按下列公式计算:N/(*A)=27.94*1000/(0.715*4.89*10-4)/106=79.9Mpa容许=215Mpa结论：支架立杆的稳定性满足要求。剪刀撑验算剪刀撑按铺设长度连结，剪刀撑的作用：剪刀撑保护整体稳定，承载横向风力。横向风力计算PW=W*AW横向风压计算：W=K1K2K3K4W0W0基本风压=1/16V2V-设计风速（m/s）按规范8级风速为17.220.7m/sK1-设计风速频率换算系数，对于大桥、中桥采用1.0，其他桥梁采用0.85K2-风载体型系数，圆柱截面为0.8K3-风压高度变化系数，离地面高度5m是为0.8，离地面高度10m时为1.0K4-地形地理条件系数，一般地区为1.0A-桥梁结构的有效迎风面积等于结构的外形面积乘桥梁的结构密度系数，为0.50.6W0=1/16V2=1/16×20.72=26.78W=K1K2K3K4W0=1.0×0.8×1.0×1.0×26.78=21.42PW=W*A=21.42×3.6×3.6×0.6=1.67KN/mP= PW/cos45=1.67/0.707=2.362 KN考虑到市场上现销售或出租的钢管48×3.5mm壁厚达不到3.5mm等原因影响，48×3mm的A=424mm2 ，r=15.95mm。强度：=P/A=2362/424=5.57=140MPaL=3.6×1.414/6=0.848m长细比=L/r=848/15.95=34.3=100查规范得稳定性=0.906=N/A=2362/(0.906*424)=6.1=215MPa,剪刀撑强度满足要求四、门洞支架验算根据以上验算，门洞18工字钢顶每根立杆竖向荷载取N=27.94KN进行验算。1、18工字钢验算根据县道与线路交叉角度和36b工字钢间距，计算得18工字钢最大计算跨度按1.6m。18工字钢顶支架立杆横线路方向间距为60cm，则18工字钢最不利受力见下图：对支点A、B求矩得：FA=41.91KN，FB=41.91KN剪应力最大值=F/A =41.91/(24.1*10-4)=17.4MPa<125MPa分段求出弯矩图如下: 最大弯矩M=27.94KN.m最大应力=M/W =27940/（185*10-6）=151MPa<215MPa经验算， I18工字钢受力满足要求。2、双拼32b工字钢验算根据县道与线路交叉角度和门洞净距，计算得双拼32b工字钢计算跨度为8m，双拼32b工字钢顶18工字钢间距为154cm，则双拼32b工字钢最不利受力见下图：对支点A、B求矩得：FA=125.82KN，FB=125.82KN剪应力最大值=F/A =125.82/(73.5*10-4)=17.1MPa<125MPa分段求出弯矩图如下: 最大弯矩M=212.636KN.m最大应力=M/2W =212636/2*（727*10-6）=146.2MPa<215MPa经验算，双拼I32b工字钢受力满足要求。3、20b工字钢验算20b工字钢计算跨度为0.6m，则20b工字钢最不利受力见下图：单组双拼I32b工字钢和I32b工字钢上I18工字钢重量为：G=9m*57.5Kg/m+1.6m*6*24.1Kg/m=748.86Kg=7.48KNN=125.82+7.48/2=129.56KN对支点A、B求矩得：FA=64.78KN，FB=64.78KN剪应力最大值=F/A =64.78/(39.5*10-4)=16.4MPa<125MPa分段求出弯矩图如下: 最大弯矩M=38.87KN.m最大应力=M/2W =38870/（250*10-6）=155.48MPa<215MPa经验算， I20b工字钢受力满足要求。4、15cm×20cm松木枋验算15*20cm松木枋截面特性I=bh3/12=15*20*20*20/12=10000cm4=100*10-6m4W= bh2/6=15*20*20/6=1000cm3=10*10-4m3w=12MpaE=9*103MPa=0.9*103kN/cm2松木枋计算跨度为0.3m，则松木枋最不利受力见下图：对支点A、B求矩得：FA=32.39KN，FB=32.39KN剪应力最大值=F/A =32.39/(0.15*0.2)=1.08MPa<12MPa分段求出弯矩图如下: 最大弯矩M=19.434KN.m弯曲强度验算w =Mmax/W=9.72/(10*10-4)/1000=9.72Mpa<w=12Mpa 经验算，松木枋受力满足要求。5、立杆验算立杆轴向荷载计算据路桥施工计算手册，采用ø48*3.5钢管作支架，当横杆步距为1.2m时，对接立杆的容许荷载N容=33.1KN。立杆底部承受竖向荷载为:根据方木承受的荷载为N=64.78KN。 每根方木荷载由3根立杆承受，则每根立杆承受的荷载为：N=64.78KN/3=21.59N容=33.1KN。 结论:单根立杆承受荷载满足容许荷载要求。立杆稳定性验算 立杆的计算长度L0 L0=120cm 截面回转半径I i=1.58cm截面积A A=4.89cm2截面模量W W=5.08cm3钢材的抗压设计强度 容许=215Mpa长细比 = L0/i= 120/1.58=76轴心受压构件的稳定系数=0.715则立杆的稳定性按下列公式计算:=N/(*A)=21.59*1000/(0.715*4.89*10-4)/106=61.8Mpa容许=215Mpa结论：支架立杆的稳定性满足要求。地基验算搭设支架前回填1.01.5m的碎石进行分层碾压密实，其上浇筑10cmC15混凝土垫层，据路桥施工计算手册碎石中密时的容许承载力500800Kpa。支架底托采用10cm*10cm，根据路桥设计与通用规范第5.0.3条，扩散角采用45°，底托的扩散面积保守采用0.06 m2（30cm*20cm）考虑，则支架对地基的压力为：=27.94KN /(0.3*0.2)m2=465.7Kpa500Kpa结论：地基承载力满足要求结论：通过以上验算，满堂碗扣和门洞支架方案满足受力要求。
