支架体系计算书

支架体系计算书一、编制依据1、南宁市XXX立交工程施工图设计文件2、建筑施工碗扣式钢管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、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)。5、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）6、建筑结构荷载规范（GB50009-2012）7、建筑施工手册第四版（缩印本）8、建筑施工现场管理标准DBJ14-033-20059、混凝土模板用胶合板GB/T17656-200810、冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)11、木结构设计规范（GB50005-2003）12、钢管满堂支架预压技术规程（JGJ/T1942009）二、工程参数XXX立交工程主桥现浇箱梁全长350m， 为3*30米、4*30米现浇砼连续梁和40+60+40米现浇预应力砼连续梁。3*30m现浇连续梁梁高1.82.0米，单幅为单箱三室结构，顶板厚度25cm，底板厚度22cm，梁端横梁宽度1.5m；正常段腹板厚度40cm，在过渡段腹板厚度最大为60cm。单幅顶板宽度13m，底板宽度9m。40+60+40m现浇预应力连续梁梁高2.03.5米，单幅为单箱两室结构，顶板厚度25cm，底板厚度25cm，梁端横梁宽度1.5m；正常段腹板厚度40cm，在过渡段腹板厚度最大为60cm。单幅顶板宽度13m，底板宽度9m。4*30m现浇连续梁梁高1.82.0米，单幅为单箱三室结构，顶板厚度25cm，底板厚度22cm，梁端横梁宽度1.5m；正常段腹板厚度40cm，在过渡段腹板厚度最大为60cm。单幅顶板宽度13m，底板宽度9m。跨越五象大道60m跨砼箱梁采用支墩加横梁预留门洞支架现浇。支架布置见图所示支架主楞采用大力神双U型钢。支架采用大力神专用卡口式剪刀撑杆，在安装剪刀撑杆时要尽量使剪刀撑紧靠节点位置（间距不超过100mm）。剪刀撑按以下原则布置： 四周最外侧均需要设置剪刀撑； 纵横向内部支架均需按不大于4.8米间距设置多到剪刀撑； 最顶层最低层均需设置水平剪刀撑，水平剪刀撑间的间距不大于4.8米； 剪刀撑杆必须连续设置，不允许中间出现断口。靠近墩柱的纵横杆支架与墩柱抱紧，并用可调节钢管与墩柱抵牢，连接处用木模支垫保护墩柱混凝土不受埙坏。三、支架结构材料物理力学性能竹胶板： 顺纹弯应力弯曲剪应力 弹性模量木材(红松)：顺纹弯应力弯曲剪应力 弹性模量Q345钢材：弯曲应力w= 剪应力= Q235钢材：弯曲应力w= 剪应力= 弹性模量其中：为钢材的抗拉、抗压、抗弯强度，为钢材的抗剪强度，为重要度分项系数四、支架验算1、最大受力处2、计算数据取钢筋混凝土重力密度为：26KN/m3模板荷载： q2 = 0.75 KN/m2水平模板的砼振捣荷载： q3 = 2 KN/m2施工人员、施工料具、运输荷载：验算模板、分配梁时取q5 = 2.5 KN/m2，验算立杆及其承重梁时，取q5 = 1 KN/m2用 途箱梁位置混凝土厚度（m)混凝土容重（KN/m3)混凝土荷载（KN/m2)模板自重（KN/m2)施工荷载（KN/m2)荷载组合（KN/m2)验算模板、分配梁腹板3.52691.00.754.5116.40 空箱0.622616.120.754.521.37验算支架立杆、承重梁腹板3.52691.00.753114.30 空箱0.622616.120.75319.87 根据建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008，其中：静荷载组合系数为1.2，动荷载组合系数为1.4。支架搭设布置间距为：位 置材料选择支架间距方木铺设间距模板选择方木选择( 中心距)腹板下18mm10cm10cm60cm(横向）90cm(纵向）20cm空箱下18mm10cm10cm180cm(横向）90cm(纵向）30cm根据建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008规定：当采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值（），可按下列公式计算，并取其中的较小值： （4.1.11） （4.1.12）式中： 新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；混凝土的重力密度（kN/m3）；取23KN/m3混凝土的浇筑速度（m/h）；取0.5m/h（由于是无对拉筋施工，所以混凝土侧压力对支撑架的水平力较大，所以考虑控制浇注速度！）新浇混凝土的初凝时间（h），可按试验确定。当缺乏试验资料时，可采（为混凝土的温度C）；根据此工程的实际需要，我们取6小时外加剂影响修正系数。不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；取1.2混凝土坍落度影响修正系数。当坍落度小于30mm时，取0.85；坍落度为5090mm时，取1.00；坍落度为110150mm时，取1.15；根据混凝土实际坍落度160200mm，取1.15！混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）。取3.2米混凝土侧压力的计算分布图形如图4.1.1所示，图中 ，为有效压头高度。图4.1.1 混凝土侧压力计算分布图形 =0.222361.21.150.51/2=29.63KN/m2=233.5=80.50KN/m2 取其中的较小值， F =29.63KN/m2 有效压头高度为： =29.63/23=1.29m考虑振捣荷载和混凝土倾倒荷载2KN/m2,混凝土压力值取31.94KN/m2。3、模板的强度、刚度检算底模选用18mm的覆膜竹胶板，竹胶板下支撑肋木选用1010cm方木，按一定间距纵桥向布置，竹胶板按支承在分布肋木上的连续梁进行受力分析，跨度取方木间距，取模板顺跨度方向1毫米宽计算。竹胶板面特性：=1810-6m2 =5410-9m3 =48610-12m4 EI=989810648610-12=4.81N.m2EA=98981061810-6=178164N3.1、横梁、腹板位置下模板校核(取最不利的)横梁、腹板荷载：q = 116.400.001m = 116.40N/m ，方木间距为20cm（边到边），116.40116.40116.40116.400.20EA=178164EA=178164EA=178164EA=178164EI=4.81EI=4.81EI=4.81EI=4.810.200.200.20弯曲应力： 剪应力： 最大挠度： 经上面计算可知：在横梁及腹板下分配方木铺设间距为20cm(边到边)情况下，18mm底模的强度及刚度满足设计要求。3.2、空箱位置下模板校核(取最不利的)取最不利的箱梁顶板厚45cm、底板厚62cm；最大荷载：q = 26.540.001m = 26.54N/m ，方木间距为30cm（边到边）：26.5426.5426.5426.540.30EA=178164EA=178164EA=178164EA=178164EI=4.81EI=4.81EI=4.81EI=4.810.300.300.30弯曲应力： 剪应力： 最大挠度： 经上面计算可知：在空箱下分配方木铺设间距为30cm(边到边)情况下，底模的强度及刚度满足设计要求。3.3、侧模位置模板强度校核根据侧压力的分布特点可知，取最不利的翼缘位置侧压力为均布31.94KN/m2，竹胶板下支撑肋木选用1010cm方木，按一定间距纵桥向布置，竹胶板按支承在分布肋木上的连续梁进行受力分析，跨度取方木间距，取模板顺跨度方向1毫米宽计算。采用18mm竹胶板。竹胶板特性：=1810-6m2 =5410-9m3 =48610-12m4 EI=989810648610-12=4.81N.m2EA=98981061810-6=178164N荷载： q = 31.940.001m = 31.94N/m ，方木间距为20cm（边到边）31.9431.9431.9431.940.200.200.20EA=178164EA=178164EA=178164EA=178164EI=4.81EI=4.81EI=4.81EI=4.810.20跨中最大弯矩：弯曲应力： 最大剪力： 剪应力： 最大挠度： 经上面计算可知：侧模位置分配方木间距（边到边）在20cm以下时18mm厚度的侧模面板的强度及刚度满足设计要求。4、底模方木的强度和刚度检算（10cm10cm）方木力学特征：肋木截面特性A=1010=100cm2EI=9000106833.3310-8=74999.7N.EA=900010610010-4=90000000N4.1、横梁、腹板位置下分配方木校核取最不利的横梁、腹板下支架60cm(横向)90cm(纵向)，方木跨度为90cm，方木间距20cm（中心到中心）。荷载： q = 116.4010000.20m = 23280N/m，支撑方木的U型钢铺设间距为90cm，分配方木长4m，按六跨连续梁计算：2328023280232802328023280232800.900.90EA=90000000EA=90000000EA=90000000EA=90000000EA=90000000EA=90000000EI=74999.7EI=74999.7EI=74999.7EI=74999.7EI=74999.7EI=74999.70.900.900.900.90弯曲应力： 剪应力： 最大挠度： 3.5米高箱梁，横梁、腹板下方木铺设间距均按20cm(中心距)，跨度为60cm，由以上验算可知，其强度满足要求！4.2、空箱位置(取最不利的)取最不利的第一、三箱梁顶板厚45cm、底板厚62cm位置，支架180cm (横向)120cm (纵向)，方木跨度1.2m、间距30cm(中心距)：最大荷载： q = 26.5410000.30m =7962N/m ，方木间距30cm（中心到中心），支撑方木的U型钢间距为120cm，分配方木长4m，按跨度120cm的3跨连续梁计算。7962796279621.201.201.20EA=90000000EA=90000000EA=90000000EI=74999.7EI=74999.7EI=74999.7弯曲应力： 剪应力： 最大挠度： 空箱下方木铺设间距30cm(中心距)，跨度为120cm，10cm10cm分配方木强度满足要求。4.3侧模位置：侧模荷载： q = 31.9410000.20m = 6388N/m ，方木间距20cm（中心距离），支撑方木的U型钢间距为120cm，分配方木长4m，按跨度120cm的3跨连续梁计算。6388638863881.201.201.20EA=90000000EA=90000000EA=90000000EI=74999.7EI=74999.7EI=74999.7弯曲应力： 剪应力： 最大挠度： 侧模分配方木铺设间距按翼缘转角最低处20cm（中心距离），往上逐步加宽到20cm！5、冷弯双U型钢的强度和刚度检算大力神U型钢是一种冷弯钢，其截面结构为：U型钢力学参数：A=1446mm2=144610-6m2I=3300030mm4=330003010-12m4W=55000mm3=5500010-9m3E=2.1105MPaEI=2.11011330003010-12=693006.3N.EA=2.11011144610-6=303660000N.材质为Q345BU型钢承受的是方木传递的集中荷载！5.1、横梁、腹板位置：箱梁横梁位置U型钢采用0.6米（横向）0.9米（纵向）的支架间距最不利，双U型钢沿横向布置，布置间距为0.9米，跨度为0.6米，按三跨连续梁来测算，方木铺设间距为20cm（中心距）：方木传递的集中荷载为114.30KN/m20.20m0.60m=13716N13716137161371613716137161137161371613716137161371613716137161371613716137160.900.900.900.90EA=303660000EA=303660000EA=303660000EA=303660000EI=693006.3EI=693006.3EI=693006.3EI=693006.3弯曲应力： 满足要求剪应力： 满足要求最大挠度： 满足要求5.2空箱位置取最不利的高2.0m箱梁顶板厚45cm、底板厚62cm位置，U型钢布置1.8米（横向）1.2米（纵向），方木跨度为120cm、间距为30cm(中-中)：最大荷载为 q = 24.44 KN/m20.30m1.20m =8798.4N8798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.48798.41.801.80=303660000EA=303660000EA=303660000EI=693006.3EI=693006.3EI=693006.38798.48798.41.80弯曲应力： ,满足要求。剪应力：满足要求。最大挠度： ，满足要求。6、支架立杆的强度和刚度检算6.1支撑构件的承载能力（碗扣立杆）单肢立杆承载力的计算按杆件失稳条件得来。根据搭设设计中的顶部和底部大样图，图13-4采用大力神新型专利顶托产品，根据此产品特点，立杆伸出最顶层横杆长度为15.6cm，而且我们采用可调节剪刀撑杆件将整体支架剪刀撑延伸到此层，从而可以实现此部分结构是几何不变体系： 图13-5 新型碗扣天托示意图图13-6 顶部连接大样图大力神DURALOK支撑系统中，选用的钢管尺寸为直径48.3mm,壁厚3.2mm ，材质为Q345，则根据压杆稳定条件，计算得支撑钢管容许N值： 直径48.3mm的钢管的回转半径为：由于采用专用剪刀撑，保证每排、每列均有剪刀撑限制立杆水平位移，所以节点按弹性固定取值，取u=0.85: 查表得Q345的折减系数值为：0.500（冷弯薄壁型钢结构技术规范-GB50018）其中：Q345的强度值为300N/mm2（冷弯薄壁型钢结构技术规范-GB50018）6.2 各位置立杆轴力根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）单肢立杆轴向力计算公式 (5.6.11)式中：Lx、Ly单肢立杆纵向及横向间距（m）；VLx、Ly段的混凝土体积（m3）；模板支架自重标准值（取0.75KN/m2）新浇混凝土（包括钢筋）标准值，混凝土容重取26KN/m3，按最大荷载梁位置进行校核 振捣混凝土时产生的荷载标准值；（取2KN/m2）施工人员及设备荷载标准值；（按均布活荷载取1kN/m2）横梁、腹板位置：取最不利的高3.5m箱梁支架90cm60cm =1.20.75+1.4（2+1）0.90.6+1.2（263.5）0.90.6 =2.754+58.968 =61.72KN由此可知：单肢立杆轴力61.72KN单肢立杆轴力68.01KN，支撑立杆是安全的！空箱位置：取最不利的高2.0m箱梁支架180cm120cm =1.20.75+1.4（2+1）1.81.2+1.2（26（0.25+0.25）1.2 1.8 =11.016+33.696 =44.71KN由此可知：单肢立杆轴力44.71KN单肢立杆轴力68.01KN，支撑立杆是安全的！6.3 风荷载计算6.3.1、风荷载标准值计算作用在模板支撑架上的水平风荷载标准值应按下式计算：k=0.7zs00-基本风压。按现行国家标准建筑结构荷载规范GB500009南宁n=50的规定采用，0=0.4kN/m2。z -风压高度变化系数。模板支架计算高度H=10m，按地面粗糙度C类有密集建筑群的城市市区。z=0.74。s -风荷载体形系数。单排架无遮拦体型系数：st=1.2j0，挡风系数：j0=A1/A0，A1：杆件挡风面积，A0：迎风全面积。取一步一跨面积计算，挡风系数j=1.2An/(lah)=1.20.1587/(1.21.5)=1.058式中An =(la+h+0.325lah)d=0.1587m2An -一步一跨内钢管的总挡风面积。la-立杆间距，1.2mh-步距，1.5md-钢管外径，0.0483m系数1.2-节点面积增大系数。系数0.325-模板支架立面每平米内剪刀撑的平均长度。单排架无遮拦体形系数：st=1.2j=1.21.058=1.27无遮拦多排模板支撑架的体形系数：-风荷载地形地貌修正系数。n-支撑架相连立杆排数。风荷载标准值k=0.7zs0=0.71.270.540.4=0.192kN/m26.3.2、风荷载在立杆中产生的轴向力计算架体内力计算时，应将风荷载化解为每一节点处的集中荷载。=klah=0.1921.21.5=0.346KN节点集中荷载在立杆中产生的内力v按下式计算：模板支架共4步，风荷载在立杆中产生的最大轴向压力Q5=(n-1)v=(4-1)0.432=1.296KN。组合风荷载时单肢立杆轴向力：最不利的横梁、腹板位置 F=61.72KN+0.91.41.296KN=63.53KN68.01KN，满足要求。通过以上验算可知，支撑立杆均能满足要求！7、地基承载力验算基层填筑完毕后，在表面浇筑20cm标号C20混凝土。图13-8 砼基层简图立杆最大荷载63.53kN地基承载力：N/A=63.53103N/(0.55m0.55m)=210.02KPa条件：长度a=150mm，宽度b=150mm，板厚ho=200mm， 混凝土强度等级为C20，fc=9.6N/mm，ft=1.1N/mm 本计算依据混凝土结构设计规范GB50010-2010，以下简称规范。计算：1、局部抗压计算，如左图所示： Ab=3b(2b+a)=3150(2150+150)=202500mm AL=ab=150150=22500mm 根据规范式(7.8.1-2) L=(Ab/AL)=(202500/22500)=3.00 根据规范式(7.8.1-1) 1.35cLfcAL =1.3513.009.622500 =874800N F=63.53kN=63530N1.35cLfcAL=874800N 满足要求！ 2、抗冲切计算： s =a/b=150/150=1.00 2 取s=2 根据规范式(7.7.1-2) =0.4+1.2/s =0.4+1.2/2=1.00 h 800mm 取 h = 1.0 Um=2(a+ho)+(b+ho)=2(150+200)+(150+200) =1400mm 0.7hftUmho =0.711.111400200 =215600N F=63.53kN=63530N0.7hftUmho=215600N 满足要求！8. 行车门洞设计和验算门洞支架布置及地基处理为了保证桥梁施工两端的交通通畅，在部分现浇连续梁施工期间，跨越五象大道位置需要预留通道。考虑通道门洞净宽为8m，净空5.2m。通道两侧立柱为DN60*4.5焊接钢管。立柱顶放置I25a工字钢，门洞主梁采用I32a工字钢，布置间距与门洞上部立杆的横桥向间距一致，立杆底座直接落在主梁工字钢上。主梁与主梁之间采用20钢筋(间距1.5m)焊接连接成整体，保持主梁的横向稳定性。门洞上方支架布置按箱梁满堂支架布置不变，门洞上方支架搭设时，必须使每根立杆均放置在工字钢的正上方，且门洞上方的支架与门洞外侧的支架必须连接成为一个整体。通道外侧设导流架、防撞墩、防护网、限高龙门架，并悬挂明显限高标志。通道排架基础为宽0.8米，高1.0米的C20素混凝土基础。9米跨度门洞设计计算：门洞上方大力神支架计算同满堂支架计算一致，门洞上方荷载按照2米高现浇连续梁空箱段设计。8米跨度门洞，实际工字钢跨度为9.0米：图7-1 门洞结构图（立面图）图7-2 门洞大样图（横截面图1/2） 纵梁采用I32a工字钢，按照简支梁进行计算，简支梁长度按照9.0米计算(工字钢标准长度12米)：I32a工字钢力学参数：材质Q235按最不利位置：在60cm宽腹板下布置6根I32a工字钢测算，简化为均布荷载进行计算：荷载为：116.40KN/m20.10m=11640N/m116409.00EA=2835000000EI=137739000弯曲应力：，满足要求。剪应力：，满足要求。最大挠度：，满足要求。两侧支撑的支撑反力为：125928.0NI25a工字钢的按最不利位置取值进行计算：I25a工字钢机械特性：（材质为Q235）EI=2.11011502010-8=10542000N.EA=2.1101148.510-4=1018500000N.剪力和弯矩数据：弯曲应力：，满足要求。剪应力：，满足要求。最大挠度： ，满足要求。支撑反力数据为：TABLE: Joint ReactionsJointOutputCaseCaseTypeF3TextTextTextN1DEADLinStatic56224.992DEADLinStatic56317.973DEADLinStatic56410.954DEADLinStatic56503.935DEADLinStatic56596.96DEADLinStatic56689.867DEADLinStatic56782.818DEADLinStatic56875.759DEADLinStatic56968.6710DEADLinStatic57061.5811DEADLinStatic57154.4712DEADLinStatic57247.3513DEADLinStatic57340.1914DEADLinStatic57433.0215DEADLinStatic57525.8216DEADLinStatic57618.6117DEADLinStatic57711.3618DEADLinStatic57804.119DEADLinStatic57896.820DEADLinStatic57989.4821DEADLinStatic58082.1422DEADLinStatic58174.7723DEADLinStatic582