碗扣式脚手架满堂支架设计计算(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上现浇箱梁碗扣式脚手架满堂支架设计计算1 工程概况1.1 总概况渭河北互通立交主线桥分为左、右幅，其中左幅桥跨径组合为：（28+30+28）m+(320)m+2(420)m+(320)m+(325)m+(25+30.5+28)m+2(320)m,共九联；右幅桥跨径组合为：（28+30+28）m+(320)m+2(420)m+(320)m+(325)m+(25+30.5+28)m+2(320)m,共九联，左右副桥梁起终桩号均为:K31+510.530K32+155.030。左幅桥第一联、第七联，右幅桥第一联、第四联、第七联上部为现浇预应力混凝土连续梁方案，满堂支架现浇，其

2、余联均为装配式预应力混凝土连续箱梁；下部采用柱式墩、肋式台、钻孔灌注桩基础。施工方案确定中对于地基承载力高、墩柱高度小于15m的桥跨考虑采用碗扣式脚手架搭设满堂红作为支架体系，共计有6联现浇箱梁采用该体系。1.2 主线桥右幅第4联渭河北互通立交主线桥右幅第四联（10#、11#、12#、13#、14#墩）现浇梁形式为420m结构。右幅第四联箱梁断面采用单箱五室断面，箱梁为变宽，梁高1.2米，悬臂长度2.0米，顶板厚0.25米，底板厚0.22米，跨中腹板厚0.4米，支点附近腹板加厚为0.6米，箱梁按等高度设置，其顶、底板横坡相同，腹板按竖直设置。渭河北互通立交主线桥右幅第四联桥梁建筑宽度由25.5

3、85m至28.312m共有13处变截点。2、满堂支架方案2.1、支架设计的要求2.1.1、支架结构必须有足够的强度、刚度、稳定性。2.1.2、支架在承重后期弹性和塑性变形应控制在15mm 以内。2.1.3、支架部分地基的沉降量控制在 5mm 以内，地基承载（压）力达250kPa。2.1.4、支架顶面与梁底的高差应控制在理想值范围内，且应与预留拱度通盘考虑。2.2、支架基础按通过后满堂支架的设计方案，要求地基承载力大于250KPa，因此必须对地基作特殊处理。2.2.1、将原地面地表层上耕植土清除30cm，然后用重型压路机压实，压实度85%。2.2.2、按1%横向排水坡（桥中心两侧排水）填筑三七灰

4、土60cm，填筑分两层进行，每层压实厚度为30cm，用重型压路机压实，底层压实度90%,顶层压实度95%。2.2.3、为了防止浇筑混凝土时，流水软化支架的地基，浇筑厚5cm 的C15 细石混凝土封闭层。2.2.4、地基处理完后，在支架搭设范围地基基础四周80200cm 范围内设顺桥向排水沟（水沟横断面为：6080cm），排水沟根据现场情况设置好排水坡纵，确保地基基础不受雨水浸泡。2.3采用满堂碗扣式支架，顺横桥向间距均为0.9m，支架搭设中间横杆层距为1.2m，支架搭设宽度较梁底宽2m。a、按砼方量检算碗扣支架承载力是否满足要求：梁底平均宽21.88m，长80米，箱梁底总面积为1750.4m2

5、，箱梁砼方量1399.5m3，加上模板重量70t，按照施工荷载1.2 倍的系数考虑，则每平方米的重量为（1399.52.6+70）1750.41.2=2.54t。支架采用多功能碗扣式支架，沿桥纵向步距90cm，横向步距90cm，每根立杆受正向压力为：2.540.90.9=2.06t，安全系数按1.3 考虑，则每根立杆受正向压力为：2.061.3=2.67t，小于碗扣式支架立杆允许承载力3.5t，符合要求。b、竹胶板采用一等品，静曲强度55Mpa2.549.8=24.892Mpa，强度符合。c、上、下撑托允许荷载50KN，木材11Mpa，E1.11041010cm 横向方木Ibh3/12=510

6、3/12=416.7cm4W=bh2/6=5102/6=83.3cm3Q总=2.549.8=24.892kn/m2M=Q总L2/8=24.8920.30.92/8=0.756knmM/W=0.756/83.310-6=9.1Mpa=11Mpa强度符合5Q 总L4/384EI=524.8920.30.94/3841.1104416.710-8=1.39mm/L=1.39/0.9103=1/6471/400/L刚度符合3 支架初步设计3.1 底模、纵横梁的初步确定底模采用竹胶板。根据经验，由于箱梁高度仅为1.2m，一般选用1.5cm厚的高强度竹胶板。纵横梁均采用方木，宽度均为0.1m，方木允许受弯

7、强度为=12Mpa，纵梁高为h1，横梁高为h2。据经验及初略计算，来选定纵梁的高度、横梁的高度及横梁间距。横梁间距一般选择0.3m。由公式h= 得，h1=0.13m，故取0.15m；h2=0.09m，取0.1m。3.2 支架检算碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程：箱梁钢筋混凝土和内模系统的自重及施工临时荷(活载)通过底模传递到横梁上，横梁以集中荷载再传递给纵梁，纵梁以支座反力传递到每根立杆，立杆通过底托及方木传递至钢筋混凝土基础、地基。下面以这种力的传递方式依次对支架的底模、横梁、纵梁、立杆、地基承载力进行检算。3.3 荷载计算3.3.1 竖向荷载计算本桥钢筋混凝土配筋率2%，所以钢筋混凝土自

8、重取26Kn/m3，以渭南北互通立交桥主线桥右幅第4联为例，箱梁混凝土体积为1399.5m3，所以按照最不利工况，将翼缘板部分的混凝土重量折算到底板上，混凝土的自重如下计算：F1=VV=28.02kn/m3式中：V为整联箱梁混凝土体积； 为钢筋混凝土的容重，取26KN/m3； v为除去翼缘板箱梁混凝土体积。对于腹板、横梁等实心段，混凝土高度h1=1.2m，空心段混凝土高度为h2=0.5m。故，实心段混凝土自重：F1a=F1h1=33.62kPa，空心段混凝土自重：F1b= F1h2=14.01kPa。模板自重，一块1.22m2.44m竹胶板的质量为32kg：F2=32kg9.8N/kg(1.2

9、2m2.44m)=105.35Pa纵横梁方木荷载：方木：g1=0.1m0.1m7.5m（1/0.25+1）(7.5m1m)=0.375kpa方木：g2=0.1m0.15m117.5m=0.165kpa式中：取内模及支撑荷载，取3kpa：F3=3kpa临时荷载施工人员及机具：G1=2.5kPa振捣荷载：G2=2.0 kPa 则临时荷载为：G=4.5kpa3.3.2 水平荷载计算混凝土振捣时对侧模的荷载取：新浇混凝土对侧模的最大侧压力： 式中：k -外加剂影响修正系数，取1.2 -混凝土浇注速度，取0.5 -有效压头高度， -混凝土入模温度，取15则有：一般应计算风载，但是由于渭南地区常年均为微风

10、，可以不考虑风载。 3.4 底模验算A、模板的力学性能（取10cm宽度模板进行计算）弹性模量（厂家提供数据）E=948Mpa截面惯性矩I=bh3/12=0.10.0153/12=2.81310-8m截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.0152/6=3.7510-6m3 B、模板受力计算底模下的横梁间距30cm，可以把底模简化为三跨连续梁进行计算。按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段进行验算，空心段荷载较实心段小，故不进行验算。强度检算荷载组合为：+；刚度检算荷载组合为：+底模强度检算q=F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=50.37 kPaq=q0.1m=50.370.1=5.0

11、37kN/mMmax=1/10ql2=0.031 kNm=Mmax/W=12.08MPaW=47MPa 满足要求。本支架各部件（除去立杆）均为受弯构件，仅需要检算弯矩，下同不再赘述。底模刚度验算q=F1a1.2+F21.2+F31.2=44.07 kPaq=q0.1m=44.070.1=4.407kN/mf=0.689ql4/100EI=0.14mmf=0.3m/400=0.75mm 满足要求。3.5 横梁检算A.横梁力学性能弹性模量E=10103Mpa 截面惯性矩I=bh3/12=0.10.13/12=8.3310-6m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.12/6=0.16710-3m3

12、B、横梁受力计算横梁间距0.3cm，可以把横梁简化为三跨连续梁进行计算。按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段进行验算，空心段荷载较实心段小，故不进行验算。按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段和空心段分别进行验算。强度检算荷载组合为：+；刚度检算荷载组合为：+ 横梁强度验算q=F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=50.37kPaq=q0.3m+g=15.19kN/m式中g为方木自重，g=7.5kn/m30.1m0.1m=0.075kn/mMmax=1/10ql2=0.55kNm=Mmax/W=3.3MPaW=12MPa 满足要求。最大支座反力R=11ql/10=1115.190.6/

13、10=10.02kn横梁刚度验算q=F1a1.2+F21.2+F31.2=44.07 kPaq=q0.25m+g=44.070.25+0.075 =11.09kN/m式中g为方木自重，g=7.5kn/m30.1m0.1m=0.075kn/mf=0.689ql4/100EI=0.69mmf=0.6m/400=1.5mm 满足要求。3.6 纵梁验算A.纵梁的力学性能弹性模量E=10103Mpa 截面惯性矩I=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4m3B、纵梁验算对腹板等实心段纵梁进行验算，因为跨度一致，所以如果实

14、心段纵梁满足要求，空心段也能满足要求，故不对空心段的纵梁进行验算。实心段简化为三跨连续梁进行验算，并且集中荷载对称布置。 纵梁受到10个横梁集中荷载和自重均布荷载的作用，计算弯矩和挠度的时候，可以按照集中荷载和均布荷载两种形式进行叠加。集中荷载P=R=12.76KN均布荷载q=11.261 9.8=0.110kN/M,纵梁自重为11.261kg/mMmax=0.244Pl+0.1ql2=3.12 kNm =Mmax/W=8.32MPaW=12MPa 满足要求。 f=1.883Pl3/100EI+0.689ql4/100EI=0.6mmf=0.9m/400=2.25mm 满足要求。 支座最大反力

15、：R=2.267P+P+1.1ql=41.8KN3.7 立杆检算立杆的检算，很多资料采用单根立杆所承受的投影面积荷载这种简单的方法进行计算，而在理论上应该采用纵梁对立杆的支座反力进行计算。下面按这两种方式分别进行计算。3.7.1 立杆计算模型立杆选用4.83.5钢管，计算模型为两端铰支。弹性模量E=2.1105Mpa 截面惯性矩I=10.7810-8m4截面抵抗矩W= 4.4010-6m3惯性积i=1.5910-2m柔度=ul/i=1.01.2/1.5910-2m=75.47，3.7.2 单根立杆承受的荷载A、腹板处单根立杆竖向荷载荷载组合为：F=+,图式如下F= F1a1.2+F21.2+

16、(g1+g2)1.2+F31.2+G1.4=51.02kpa每个立杆上荷载：F=F0.9m0.9m=51.020.90.9=41.33knB、空心段单根立杆竖向荷载荷载组合为：F=+,图式如下F= F1a1.2+F21.2+ (g1+g2)1.2+F31.2+G1.4=27.48kpa每个立杆上荷载：F=F0.9m0.9m=27.480.90.9=22.26kn投影法所得单根立杆最大承受竖向荷载为41.33kn，小于支座反力法所得的41.8kn。所以以下检算以支座反力法进行计算。3.7.3 立杆强度及稳定验算A、单根立杆强度计算=F/A=41.8kn/478mm2=87MPa=170MPaK=

17、Af/F=170/87=21.3 满足要求。式中：安全系数；支架钢管设计抗压强度；钢管有效截面积。B、立杆稳定性检算=75.47，查规范得稳定系数为 =0.76=F/A =41.8/478=87MPa0.76170=129.2MPa 满足要求。3.8 地基承载力检算地基处理应根据现场的地基情况确定，对于地基为岩石的，可以考虑直接将底托支撑在混凝土垫层上，承载力及沉降量均能满足要求。而对于表面软土的浅软基则考虑换填处理，保证压实度地分层碾压，这样处理承载力及沉降量完全能满足施工要求。3.6.1 荷载计算支架通过方木或底托、混凝土基层、碎石基层、地基层层施加荷载，其中，底托长宽为10cm，方木为1

18、010cm，混凝土基层采用5cm厚C15素混凝土，三七灰土层厚50cm。单根立杆传递上部荷载为41.8kn，脚手架自重为2.20Kn(，地基承载力检算按支垫方式分别进行检算。3.6.2 地基承载力检算A、底托直接支撑在混凝土硬化面上地基承载力检算：底托长和宽为0.1m，混凝土厚0.05m，按45角扩散应力近似计算，则路基基底承压面积为0.4m0.4m=0.16m2，故地基承载力为：=F/A=275 MPa=400kpa 满足要求。式中为弱风化泥岩容许承载力400500kpa，取400kpa。B、底托设1010cm方木上，混凝土厚0.05cm，按45角扩散应力近似计算，则路基基底承压面积为0.4m0.6m=0.24m2，故地基承载力为：=F/A=183 MPa=250kpa 满足要求。式中为地基处理后承载力要求，取250kpa。一般情况下，应该对地基的理论沉降量进行计算。由于本工程满堂支架的地基要么是直接是岩层，要么是浅层软基，沉降量很小，故不单独进行检算。而根据预压数据显示地基塑性变形最大仅有5mm。3.7 结论通过以上计算，可知本支架设计通过验算，能满足规范及施工要求。同理，侧模、内模可以采用相同方法进行设计及检算，这里不再赘述。专心-专注-专业