滿堂支架計算

《滿堂支架計算》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

滿堂支架計算摘要：滿堂支架是現(xiàn)澆梁板比較常見的支撐體系，對現(xiàn)澆梁板的施工安全及質量起著至關重要的作用，本文結合畢都高速法窩樞紐互通C匝道橋現(xiàn)澆箱梁的施工，介紹了滿堂支架的設計及驗算方法。中國論文網(wǎng)http://www.xzbu.com/2/view-4958081.htm　　關鍵詞：箱梁支架設計驗算　　中圖分類號：S611文獻標識碼：A　　一、工程概況　　杭瑞高速畢節(jié)至都格（黔滇界）公路法窩樞紐互通C匝道跨線橋上部構造為預應力混凝土等高截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁（兩箱單室），橋長254.46m，箱梁頂面寬8.5m，底面寬4.5，箱梁梁高為1.4m；第一聯(lián)（3*20）、第二聯(lián)（3*20）、第三聯(lián)（3*20）、第四聯(lián)（14.2+2*20+14.2）；中支點橫隔梁厚180㎝，邊支點橫隔梁厚130㎝，每跨跨中設置橫隔梁一道，橫隔梁厚50㎝，腹板厚50-70㎝。采用滿堂支架進行施工，　　二、現(xiàn)澆箱梁滿堂支架布置設計　　采用WDJ碗扣式多功能腳手桿搭設，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調底座、立桿可調托撐。立桿頂設二層方木，立桿頂托上縱向設15×15cm方木；縱向方木上設10×10cm的橫向方木，其中在墩頂端橫梁和跨中橫隔梁下間距不大于0.25m（凈間距0.15m）、在跨中其他部位間距不大于0.3m（凈間距0.2m）。模板宜用厚15mm的優(yōu)質竹膠合板?！　〔捎昧U橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為60cm×60cm×120cm和60cm×90cm×120cm支架結構體系，其中，在墩頂兩側各8米范圍內(nèi)的支架采用60cm×60cm×120cm的布置形式，其余部分采用60cm×90cm×120cm的布置形式，但在跨中橫隔梁板下1米范圍內(nèi)60cm×60cm×120cm的布置形式；另外考慮到橋梁處于彎道及斜坡上支架受力的不均勻性，適當加密曲線內(nèi)側及低坡處支撐桿件數(shù)量。支架縱橫均設置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每5米設一道，縱橋向斜撐沿橫橋向每7.2米設一道?！　∪F(xiàn)澆箱梁支架驗算　　由于C匝道橋第二聯(lián)為高墩施工，平均墩高25米，因此以C匝道橋第二聯(lián)箱梁為例，對荷載進行計算及對其支架體系進行檢算?！　。ㄒ唬⒑奢d計算　　1、荷載分析　　根據(jù)本橋現(xiàn)澆箱梁的結構特點，在施工過程中將涉及到以下荷載形式：　?、舚1——箱梁自重荷載，新澆混凝土密度取2600kg/m3?！　、苢2——箱梁內(nèi)模、底模、內(nèi)模支撐及外模支撐荷載，按均布荷載計算，經(jīng)計算取q2＝1.0kPa?！　、莙3——施工人員、施工材料和機具荷載，按均布荷載計算，當計算模板及其下肋條時取2.5kPa；當計算肋條下的梁時取1.5kPa；當計算支架立柱及替他承載構件時取1.0kPa?！　、萹4——振搗混凝土產(chǎn)生的荷載，對底板取2.0kPa，對側板取4.0kPa。　?、蓂5——新澆混凝土對側模的壓力?！　、蕅6——傾倒混凝土產(chǎn)生的水平荷載，取2.0kPa?！　、藂7——支架自重，經(jīng)計算支架在不同布置形式時其自重如下表所示：　　滿堂鋼管支架自重　　立桿橫橋向間距×立桿縱橋向間距×橫桿步距支架自重q7的計算值(kPa)　　60cm×60cm×120cm2.94　　60cm×90cm×120cm2.21 　　3、荷載計算　?、畔淞鹤灾亍猶1計算　　由于C匝道橋第二聯(lián)箱梁為高墩，因此我們選取C匝道橋第二聯(lián)為驗算對象，且取A－A截面、B－B截面（中支點橫隔板）C－C截面（邊支點橫隔板）三個代表截面進行箱梁自重計算，并對三個代表截面下的支架體系進行檢算。　　A-A截面q1計算　　　　根據(jù)橫斷面圖，用CAD算得該處梁體截面積A=4.695m2則：　　q1＝=＝　　取1.2的安全系數(shù)，則q1＝27.13×1.2＝32.55kPa　　B-B截面（中支點橫隔板梁）處q1計算　　　　根據(jù)橫斷面圖，用CAD算得該處梁體截面積A=7.6m2則：　　q1＝=＝　　取1.2的安全系數(shù)，則q1＝43.91×1.2＝52.69kPa　　C-C截面（邊支點橫隔板梁）處q1計算　　　　根據(jù)橫斷面圖，用CAD算得該處梁體截面積A=8.688m2則：　　q1＝=＝　　取1.2的安全系數(shù)，則q1＝42.62×1.2＝51.15kPa　?、菩聺不炷翆饶５膲毫Α猶5計算　　因現(xiàn)澆箱梁采取水平分層以每層30cm高度澆筑，在豎向上以V=1.2m/h澆筑速度控制，砼入模溫度T=25℃控制，因此新澆混凝土對側模的最大壓力　　砼的初凝時間為to=200/（T+15)=200/(25+15)=5　　根據(jù)F=0.22γctoβ1β2√V=0.22*25*5*1.2*1.15*√1.2=41.572KN/㎡　　其中γc為砼的重力密度，取25KN/m3，　　β1為外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；　　β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當坍落度小于30mm時，取0.85；50～90mm時，取1.0；110～150mm時，取1.15；　　V為混凝土地的澆筑速度，取1.2m/h?！　×砀鶕?jù)F=γcH=25*1.4=33.6KN/㎡　　其中H——混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m　　選取兩值中的最小值作為新澆砼對側模的壓力，即q5=33.6KN/㎡　　（二）、結構檢算　　1、扣件式鋼管支架立桿強度及穩(wěn)定性驗算　　本工程現(xiàn)澆箱梁支架按φ48×3.5mm鋼管扣件架進行立桿內(nèi)力計算。　?。?）B-B截面（中支點橫隔板梁）處　　在墩頂兩側各8米范圍內(nèi)及橫隔板下1米范圍內(nèi)的支架采用60cm×60cm×120cm的布置形式?！　、倭U強度驗算　　根據(jù)立桿的設計允許荷載，當橫桿步距為120cm，立桿可承受的最大允許豎直荷載為［N］=33.1kN（查路橋施工計算手冊中表13－5）?！　×U實際承受的荷載為：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（組合風荷載時）　　NG1K—支架結構自重標準值產(chǎn)生的軸向力； 　　NG2K—構配件自重標準值產(chǎn)生的軸向力　　ΣNQK—施工荷載標準值；　　于是，有：NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×52.69=18.97KN　　NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN　　ΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.94)=2.139KN　　則：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（18.97+0.36）+0.85×1.4×2.139=25.74KN＜［N］＝33.1kN，強度滿足要求?！　、诹U穩(wěn)定性驗算　　根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》有關模板支架立桿的穩(wěn)定性計算公式：N/ΦA+MW/W≤f　　N—鋼管所受的垂直荷載，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（組合風荷載時）；　　f—鋼材的抗壓強度設計值，f＝205N/mm2（查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》表5.1.6得）?！　—φ48mm×3.5㎜鋼管的截面積A＝489mm2?！　ˇ怠S心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)長細比λ查表即可求得Φ?！　—截面的回轉半徑，查《路橋施工計算手冊》表13-4得i＝15.78㎜。　　長細比λ＝L/i?！　—水平步距，L＝1.2m?！　∮谑牵耍絃/i＝76，參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》查附錄C得Φ＝0.744?！　W—計算立桿段有風荷載設計值產(chǎn)生的彎距；　　MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10　　WK=0.7uz×us×w0　　uz—風壓高度變化系數(shù)，參考《建筑結構荷載規(guī)范》表7.2.1得uz=1.38　　us—風荷載腳手架體型系數(shù)，查《建筑結構荷載規(guī)范》表6.3.1第36項得：us=1.2　　w0—基本風壓，查〈〈建筑結構荷載規(guī)范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2　　故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN　　La—立桿縱距0.6m；　　h—立桿步距1.2m，　　故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.0953KN　　W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式腳手架安全技術規(guī)范〉〉附表B得：　　W=5.08×103mm3　　則，N/ΦA+MW/W＝25.74×103/（0.744×489）+0.0953×106/（5.08×103）＝89.51KN/mm2≤f＝205KN/mm2　　計算結果說明支架是安全穩(wěn)定的?！　-A截面處　　在跨中4-16米范圍內(nèi)的支架采用60cm×90cm×120cm的布置形式。　?、倭U強度驗算　　根據(jù)立桿的設計允許荷載，當橫桿步距為120cm，立桿可承受的最大允許豎直荷載為［N］=33.1kN（查路橋施工計算手冊中表13－5）?！　×U實際承受的荷載為：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（組合風荷載時）　　NG1K—支架結構自重標準值產(chǎn)生的軸向力；　　NG2K—構配件自重標準值產(chǎn)生的軸向力　　ΣNQK—施工荷載標準值； 　　于是，有：NG1K=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×32.55=17.58KN　　NG2K=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN　　ΣNQK=0.6×0.9×(q3+q4+q7)=0.54×(1.0+2.0+2.21)=2.813KN　　則：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（17.58+0.54）+0.85×1.4×2.813=25.09KN＜［N］＝33.1kN，強度滿足要求?！　、诹U穩(wěn)定性驗算　　根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》有關模板支架立桿的穩(wěn)定性計算公式：N/ΦA+MW/W≤f　　N—鋼管所受的垂直荷載，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（組合風荷載時）；　　f—鋼材的抗壓強度設計值，f＝205N/mm2（查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》表5.1.6得）?！　—φ48mm×3.5㎜鋼管的截面積A＝489mm2。　　Φ—軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)長細比λ查表即可求得Φ。　　i—截面的回轉半徑，查《路橋施工計算手冊》表13-4得i＝15.78㎜?！　￠L細比λ＝L/i?！　—水平步距，L＝1.2m?！　∮谑?，λ＝L/i＝76，參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》查附錄C得Φ＝0.744?！　W—計算立桿段有風荷載設計值產(chǎn)生的彎距；　　MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10　　WK=0.7uz×us×w0　　uz—風壓高度變化系數(shù)，參考《建筑結構荷載規(guī)范》表7.2.1得uz=1.38　　us—風荷載腳手架體型系數(shù)，查《建筑結構荷載規(guī)范》表6.3.1第36項得：us=1.2　　w0—基本風壓，查〈〈建筑結構荷載規(guī)范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2　　故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN　　La—立桿縱距0.9m；　　h—立桿步距1.2m，　　故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.143KN　　W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式腳手架安全技術規(guī)范〉〉附表B得：　　W=5.08×103mm3　　則，N/ΦA+MW/W＝25.09×103/（0.744×489）+0.143×106/（5.08×103）＝97.11KN/mm2≤f＝205KN/mm2　　計算結果說明支架是安全穩(wěn)定的?！　?、滿堂支架整體抗傾覆驗算　　依據(jù)《公路橋涵技術施工技術規(guī)范實施手冊》第9.2.3要求支架在自重和風荷栽作用下時，傾覆穩(wěn)定系數(shù)不得小于1.3?！　0=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩=y×Ni/ΣMw　　采用第二聯(lián)60m驗算支架抗傾覆能力：　　跨中支架寬10.5m，長60m采用60×90×120cm跨中支架來驗算全橋：　　支架橫向18排；　　支架縱向67排；　　支架平均高度按15m（根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》，滿堂腳手架步距為1.2，支架高寬比不大于2）；　　頂托TC60共需要18×67=1206個； 　　立桿需要18×67×15=18090m;　　縱向橫桿需要18×15/1.2×60=13500m；　　橫向橫桿需要67×15/1.2×10.5=8794m；　　故：鋼管總重（18090+13500+8794）×3.841=155.115t;　　頂托TC60總重為：1206×7.2=8.68t；　　故q=（155.115+8.68）×9.8=1605.19KN；　　穩(wěn)定力矩=y×Ni=10.5/2×1605.19=8427.25KN.m　　依據(jù)以上對風荷載計算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2　　跨中60m共受力為：q=0.927×15×60=834.3KN；　　傾覆力矩=q×15/2=834.3×10=6257.25KN.m　　K0=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩=8427.25/6257.25=1.35>1.3　　計算結果說明本方案滿堂支架滿足抗傾覆要求（本方案中滿堂支架的高度不能超過15米）?！　?、箱梁底模下橫橋向方木驗算　　本施工方案中箱梁底模底面橫橋向采用10×10cm方木，木材的容許應力和彈性模量的取值參照杉木進行計算[δw]=11MPa，[δτ]=1.7MPa,E=9000MPa?！　　　　　。?）中支點橫隔板兩側截面（按B－B截面受力）處　　按橋跨頂縱向截面處3米范圍進行受力分析，按方木橫橋向跨度L＝60cm進行驗算?！　、俜侥鹃g距計算　　q＝(q1+q2+q3+q4)×B＝(52.69+1.0+2.5+2)×3=174.57kN/m　　M＝(1/8)qL2=(1/8)×128.55×0.62＝7.9kN·m　　W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3　　則：n=M/(W×［δw］)=7.9/(0.000167×11000×0.9)=4.8(取整數(shù)n＝5根)　　d＝B/(n-1)=3/4=0.75m　　注：0.9為方木的不均勻折減系數(shù)?！　〗?jīng)計算，方木間距小于0.75m均可滿足要求，實際施工中為滿足底模板受力要求，方木間距d取0.25m，則n＝3/0.25＝12。　?、诿扛侥緭隙扔嬎恪　》侥镜膽T性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4　　則方木最大撓度：　　fmax=(5/384)×［(qL4)/(EI)］=(5/384)×［(174.57×0.64)/(12×9×106×8.33×10-6×0.9)］=3.63×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m(撓度滿足要求)　?、勖扛侥究辜粲嬎恪　ˇ?MPa＜［τ］=1.7MPa　　符合要求?！　。?）按A－A截面處　　按橋跨頂縱向截面處12米范圍進行受力分析，按方木橫橋向跨度L＝90cm進行驗算?！　、俜侥鹃g距計算　　q＝(q1+q2+q3+q4)×B＝(32.55+1.0+2.5+2)×12=456.6kN/m　　M＝(1/8)qL2=(1/8)×456.6×0.92＝46.23kN·m　　W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3　　則：n=M/(W×［δw］)=46.23/(0.000167×11000×0.9)=27.9(取整數(shù)n＝28根) 　　d＝B/(n-1)=12/27=0.44m　　注：0.9為方木的不均勻折減系數(shù)。　　經(jīng)計算，方木間距小于0.44m均可滿足要求，實際施工中為滿足底模板受力要求，方木間距d取0.3m，則n＝12/0.3＝40?！　、诿扛侥緭隙扔嬎恪　》侥镜膽T性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4　　則方木最大撓度：　　fmax=(5/384)×［(qL4)/(EI)］=(5/384)×［(456.6×0.94)/(40×9×106×8.33×10-6×0.9)］=1.44×10-3m＜l/400=0.9/400=2.25×10-3m(撓度滿足要求)　　③每根方木抗剪計算　　τ=MPa＜［τ］=1.7MPa　　符合要求。　　4、扣件式鋼管支架立桿頂托上順橋向方木驗算　　本施工方案中WDJ多功能碗扣架頂托上順橋向采用15×15cm方木，方木在順橋向的跨距在箱梁跨中按L＝90cm（橫向間隔l＝60cm布置）進行驗算，在墩頂橫梁部位按L＝60cm（橫向間隔l＝60cm布置）進行驗算，橫橋向方木順橋向布置間距在中支點橋墩兩側均按25㎝（中對中間距）布設，在箱梁跨中部位均按30cm布設，木材的容許應力和彈性模量的取值參照杉木進行計算?！　　　　　　　　　≈兄c橫隔板兩側截面（按B－B截面受力）處　?、俜侥究箯澯嬎恪　=lq/n＝l(q1+q2+q3+q4)×B/n＝0.6×(52.69+1.0+2.5+2)×3/10=10.47kN　　Mmax＝(a1+a2)p＝(0.3+0.05)×10.47=3.66kN·m　　W=(bh2)/6=(0.15×0.152)/6=5.6×10-4m3　　δ=Mmax/W=3.66/(5.6×10-4)=6.54MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）　　注：0.9為方木的不均勻折減系數(shù)?！　、诜侥究辜粲嬎恪　max=3p/2=(3×10.47)/2=15.71kN　　τ=MPa＜0.9×［τ］＝1.7×0.9=1.53MPa　　符合要求?！　、勖扛侥緭隙扔嬎恪　》侥镜膽T性矩I=(bh3)/12=(0.15×0.153)/12=4.2×10-5m4　　則方木最大撓度：　　fmax=　　=2.96×10-4＜0.9×L/400=0.9×0.6/400m=1.35×10-3m　　撓度滿足要求?！　?3)中橫隔板兩側截面（按A－A截面受力）處　?、俜侥究箯澯嬎恪　=lq/n＝l(q1+q2+q3+q4)×B/n＝0.6×(32.55+1.0+2.5+2)×2/5=9.13kN　　Mmax＝(a1+a2)p＝(0.45+0.15)×9.13=5.48kN·m　　W=(bh2)/6=(0.15×0.152)/6=5.6×10-4m3 　　δ=Mmax/W=5.48/(5.6×10-4)=9.79MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）　　注：0.9為方木的不均勻折減系數(shù)。　?、诜侥究辜粲嬎恪　max=3p/2=(3×9.13)/2=13.695kN　　τ=MPa＜0.9×［τ］＝1.7×0.9=1.53MPa　　符合要求?！　、勖扛侥緭隙扔嬎恪　》侥镜膽T性矩I=(bh3)/12=(0.15×0.153)/12=4.2×10-5m4　　則方木最大撓度：　　fmax=　　=7.2×10-4＜0.9×L/400=0.9×0.9/400m=2.025×10-3m　　撓度滿足要求?！　?、立桿底座和地基承載力計算　?、帕U承受荷載計算　　在中支點兩側立桿的間距為60×60cm，每根立桿上荷載為：　　N＝a×b×q＝a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)　　＝0.6×0.6×(52.69+1.0+1.0+2.0+3.38)=21.47kN　?、屏U底托驗算　　立桿底托驗算：N≤Rd　　通過前面立桿承受荷載計算，每根立桿上荷載最大值為：　　N＝a×b×q＝a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)　　＝0.6×0.6×(52.69+1.0+1.0+2.0+2.94)=21.47kN　　底托承載力（抗壓）設計值，一般取Rd=40KN;　　得：21.47KN＜40KN立桿底托符合要求。　?。?）立桿地基承載力驗算　　立桿按照間距60×60cm布置，在1平方米面積上地基最大承載力F為:　　F＝a×b×q＝a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)　?。?.0×1.0×(52.69+1.0+1.0+2.0+2.94)=59.63kN　　因此，地基承載力必須達到59.63kpa以上（考慮到地基的不均勻性，在實際施工中要求地基承載力達到100kpa以上）?！　〗Y束語　　通過對現(xiàn)澆箱梁滿堂支架的驗算，確定了立桿的布置形式方木的布置間距，更好的指導了下一步現(xiàn)澆箱梁的施工，保證了箱梁的安全施工?！　　　　　⒖嘉墨I：1、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》；　　2、《混凝土工程模板與支架技術》　　3、《路橋施工計算手冊》；　　4、《建筑施工計算手冊》。