箱涵-碗扣式脚手架满堂支架设计计算.doc

1、K1603+943.5 通道涵碗扣式脚手架满堂支架设计计算1 工程概况1.1 总概况平兴高速公路平远互通立交K1603+943.5通道涵位于平远立交主线与E匝道交叉处，场地地形较起伏，通道所在处为E匝道高填方路段。通道下穿主线，设计起点EK1+131.2，设计终点EK1+172.6，全长41.4m，结构为封闭矩形双孔框架结构，施工方案中确定对于通道结构顶板考虑采用碗扣式脚手架搭设满堂作为支架体系。1.2 K1603+943.5通道涵右半幅顶板考虑到施工缝的设置，现仅以通道涵右半幅顶板为例，顶板长度为30.43m，宽度为20.7m，斜交角度为70.6,高度为1m，共有C40砼594.1m 3，钢

2、筋重量130.6t。2 支架初步设计2.1 立杆及横杆的初步设计根据经验及初略计算，来选定立杆间距。由于钢筋混凝土配筋率2%，所以钢筋混凝土自重取26KN/m 3，由顶板高度为1m，则顶板重Q1=26KN/m 2，单根立杆允许承载力保守取N=40KN。每平方米需要立杆根数：1.2Q1/N=0.78；取安全系数1.3，则为1.014。所以选定立杆纵横向间距为：0.60.6=0.36m 21/1.014=0.99 m 2，满足要求。由于通道涵结构顶板结构高仅为1m，立杆间距一般取1.2m。2.2 底模、纵横梁的初步确定底模采用竹胶板，选用2.0cm厚的高强度竹胶板。纵横梁均采用方木，宽度均为0.1

3、m，高度均为0.1m，方木允许受弯强度为=12MPa，其中横梁间距选择0.3m，纵梁间距选择0.6m。2.3 碗扣式满堂支架搭设布置图3 支架检算碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程：通道结构顶板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通道结构底板。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、通道结构底板载力进行检算。3.1 荷载计算3.1.1 竖向荷载计算本通道涵结构顶板钢筋混凝土配筋率2%，所以钢筋混凝土自重取26KN/m 3，以通道涵右幅顶板为例，结构顶板混

4、凝土体积为594.1m 3，按照最不利工况，将涵洞墙身顶部分的顶板混凝土重量也折算到地板上，混凝土的自重如下计算：F1=VV=594.126（594.1-55.9）=28.7 KN/m 3式中：V为整右幅结构顶板混凝土体积；为钢筋混凝土的容重，取26KN/m 3；V为除去涵洞墙身顶部分顶板的混凝土体积。通道涵顶板结构混凝土高度取h1=1m，故混凝土自重为：F1a=F1h1=28.7kPa竹胶板厚度为2.0cm,容重取=7.5KN/m 3，则模板自重为F2=0.02117.5=0.15kPa纵横梁方木荷载：横梁方木：g1=0.1m0.1m0.3m=0.25kPa纵梁方木：g2=0.1m0.1m0

5、.6m=0.125kPa式中：按橡木、落叶松质木材取7.5KN/m 3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=4.5kPa3.1.2 水平荷载计算混凝土振捣时对侧模的荷载取：4kPa 新浇混凝土对侧模的最大侧压力： kPahP2611 kPakc 76.3205.2式中：k -外加剂影响修正系数，取1.2-混凝土浇注速度，取0.5v hm/-有效压头高度，h mTv05.1/.924.09.24.0 -混凝土入模温度，取15TC则有： kPaP76.3max一般应计算风载，但是由于浇筑涵洞结构顶板时，有

6、结构墙身的遮挡作用，故可以不考虑风载。3.2 底模验算A、竹胶板板的力学性能（取10cm宽度模板进行计算）弹性模量E=9103MPa截面惯性矩I=bh3/12=0.10.023/12=6.6710-8m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.022/6=6.6710-6m3B、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。强度检算荷载组合为：+；刚度检算荷载组合为：+ 模强度检算q=F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=44.56 kPaq=q0.1m=44.560.1=4.46kN/mMmax=1/10ql2=0.04014 kNm=Mmax/W=6.

7、02MPaW=12MPa ，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。 模刚度验算q=F1a1.2+F21.2+F31.2=38.256 kPaq=q0.1m=38.170.1=3.8256kN/mf=0.677ql4/100EI=0.35mmf=0.3/400=0.75mm ，满足要求。3.3 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=0.16710-3m3B、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。

8、强度检算荷载组合为：+；刚度检算荷载组合为：+ 梁强度验算q=F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=44.556 kPaq=q0.3m+g=13.4418KN/m式中g为方木自重，g=7.5KN/m 30.1m0.1m=0.075KN/mMmax=1/10ql2=0.484 KNm=Mmax/W=2.9MPaW=12MPa ,满足要求。最大支座反力R=11ql/10=1113.44180.6/10=8.87KN 梁刚度验算q=F1a1.2+F21.2+F31.2=38.256 kPaq=q0.3m+g=57.870.25+0.075 =11.5518kN/m式中g为方木自重，g=7.

9、5KN/m 30.1m0.1m=0.075KN/mf=0.677ql4/100EI=0.12mmf=0.6m/400=1.5mm ，满足要求。3.4 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=0.10.13/12=8.3310-6m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.12/6=0.16710-3m3B、纵梁验算纵梁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7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=8.87KN均布荷载q=7.5KN/m 30.1m0.1m=0

10、.075KN/mMmax=0.175Pl+0.1ql2=0.934 kNm =Mmax/W=5.593MPaW=12MPa,满足要求。f=1.146Pl3/100EI+0.677ql4/100EI=0.26mmf=0.6m/400=1.5mm,满足要求。支座最大反力：R=1.156P+P+1.1ql=19.17KN3.5 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。3.5.1 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 质量M=3

11、.84kg/m 截面积A=4.8910-4m2 面惯性矩I=12.1910-8m4 面抵抗矩W= 5.0810-6m3 惯性积i=1.5910-2m 柔度=ul/i=11.2/1.5910 -2m=75.473.5.2 单根立杆承受的荷载单根立杆竖向荷载荷载组合为：F=+,图式如上F= F1a1.2+F21.2+ (g1+g2)1.2+F31.2+G1.4=45.006kPa每个立杆上荷载：F=F0.6m0.6m/sin70.6=45.0060.60.6/0.943=17.18KN投影法所得单根立杆承受竖向荷载为17.18KN，小于支座反力法所得的19.17KN。所以以下检算以支座反力法进行计

12、算。3.5.3 立杆强度及稳定验算A、单根立杆强度计算=F/A=19.17KN /4.8910 -4m2=39.20MPa=175MPaK=Af/F=175/39.20=4.461.3，满足要求。式中：安全系数 ；3.1k支架钢管设计抗压强度 ；MPa75钢管有效截面积A=4.8910 -4m2。B、立杆稳定性检算=75.94，查钢结构设计规范 （GBJ 17-88）得稳定系数为 =0.76=F/A=19.17/(4.8910 -40.76)=51.58 MPa =175MPa,满足要求。3.6 地基承载力检算地基处理应根据现场的地基情况确定，本计算中，碗扣支架系统支承在结构底板上，故承载力能满足要求。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。4 结束语以上设计及计算方法得出的结论与现场施工实际结果基本吻合，希望能给今后类似工程提供参考与借鉴。