满堂支架方案计算书.doc

- 1 - 目录目录 1 工程概况工程概况 .- 2 - 1.1 工程概述.- 2 - 1.2 槽型梁构造.- 2 - 2 计算依据计算依据 .- 3 - 3 主要材料参数及截面特性主要材料参数及截面特性 .- 3 - 4 荷载计算荷载计算 .- 4 - 5 模板计算模板计算 .- 6 - 5.1 侧模面板计算.- 6 - 5.2 底模面板计算.- 7 - 5.3 侧模横肋计算.- 8 - 5.4 底模横肋计算.- 9 - 5.5 侧模支撑框架.- 10 - 5.6 拉杆计算.- 12 - 6 支架计算支架计算 .- 12 - 6.1 立杆计算.- 12 - 6.1.1 立杆力学特性计算.- 12 - 6.1.2 立杆实际承受的最大轴力.- 13 - 6.1.3 立杆强度计算.- 13 - 6.1.4 整体稳定性验算.- 13 - 6.1.5 立杆局部稳定性.- 15 - 6.2 顶托和底座强度验算.- 15 - 6.3 地基承载力计算.- 15 - - 2 - 1 工程概况工程概况 1.1 工程概述工程概述 1.2 槽型梁构造槽型梁构造 32m 预应力槽型梁跨中梁高 3.2m，支点梁高 3.7m，上翼缘板为 1.2m，梁顶宽度 8.96m，梁底宽 8.16m；道板床顶面设 2%双面人字坡，板 厚 0.5-1.0m；跨中腹板厚度 0.5m，支点截面加厚至 0.8m。施工时采用搭 设满堂支架现浇施工,梁体采用 C55 预应力混凝土，单孔梁设计砼方量为 297.9m3。梁体横截面布置详见下图。 图 1 支座处横截面图 - 3 - 图 2 跨中横截面图 2 计算依据计算依据 1.组合钢模板技术规范 （GB50214-2001） ； 2.钢结构设计规范 （GB50017-2003） ； 3.建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范 （JGJ166-2008） 4.路桥施工计算手册周水兴等主编（人民交通出版社） ； 5.公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000） ； 6.路桥施工计算手册周水兴等主编（人民交通出版社） ； 7.结构力学(高等教育出版社)； 8.机械设计手册 （新编软件版）2008。 3 主要材料参数及截面特性主要材料参数及截面特性 1.钢材弹性模量 E=2.11011Pa，剪切模量 G=0.811011 Pa，密度 =7850kg/m3； 2.Q235 钢板厚度20mm 时，拉、压、弯应力=215,=125MPa MPa， ； 3.22mm 圆钢拉杆的容许拉应力=215MPa； 4. 对于10 槽钢，Wx=39.7cm3，Ix=198.3cm4，A=12.7cm2； - 4 - 5. 对于14b 槽钢，Wx=87.1cm3，Ix=609cm4，A=21.3cm2。 4 荷载计算荷载计算 1.根据公路桥涵施工技术规范计算侧压力 根据公路桥涵施工技术规范附录 D,新浇混凝土侧压力的计算取 下式计算的较小值。 （4-1） 2/ 1 210n1 22 . 0 vKKtP （4-2） hP n2 式中： Pmax新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kPa)； h有效压头高度（m） ； V混凝土的浇筑速度(m/h)，取 1m/h； t0新浇筑混凝土的初凝时间（h） ，可按实测确定； 混凝土的容重(kN/m2)； K1外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取 1.0，掺缓凝作用的 外加剂时取 1.2； K2混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm K2 时取0.85；5090mm时，取1.0；110150mm 时，取1.15。 由于混凝土初凝时间一般为68小时，在加入缓凝剂后为安全考虑初 凝时间为6.5小时，根据时速200公里客货共线铁路有碴轨道预应力混凝 土简支槽型梁（单线）(德大桥通1201-)可知侧压力计算如下所示。 （kPa） 3 . 51115 . 1 2 . 15 . 62622 . 0 2/ 1 n1 P （kPa） 2 . 832 . 326 n2 hP 2. 根据路桥施工计算手册计算侧压力 砼采用拌和站集中拌和，罐车运输。现场浇筑时速度最大不能超过 1m/h，入模的温度考虑为1035。按照路桥施工计算手册表8-2采用 - 5 - 内部振捣器振捣，且当混凝土速度在6m/h以下时侧模的最大压力按下式4- 3计算。 hkP m （4-3） 当v/T0.035时： h=0.22+24.9v/T （4-4） 当v/T0.035时： h=1.53+3.8v/T （4-5） 式中： T混凝土入模时的温度； k外加剂影响修正系数，不加时k1，加入缓凝外加剂 时，k1.2； v混凝土的浇筑速度，m/h； 混凝土的容重，kN/m3。 根据公式4-3、4-4和4-5，混凝土入模时温度控制在1035、浇筑 混凝土时最大速度不能超过1.0m/h。由于混凝土的侧压力与入模温度成反 比，温度越低砼侧压力就越大，因此取10进行混凝土侧压力计算，其计 算过程如下所示。 V/T1/100.1，由于V/T0.10.035，则有效压头高度h按照公式 4-5计算，模板的最大侧压力按照公式4-3计算。 h1.53+3.81/101.91（m） Pm1.2261.9159.6（kPa） 根据上述两种情况，新浇砼对模板的侧压力取 Max（Pm，Pn1）=59.6（kPa） 3.模板所受侧压力设计值 振捣混凝土时产生的水平荷载取Pn3=4（kPa）。 - 6 - 模板所受侧压力设计值P1 P1=1.259.6+1.44=77.1（kPa） 4.模板所受竖向压力设计值 腹板处梁高最大，为3.7m，模板所受竖向压力设计值P2 P2=1.23.726=115.4（kPa） 5 模板计算模板计算 5.1 侧模面板计算侧模面板计算 侧模面板厚度6mm，计算跨度25cm，取1cm宽板带，荷载取最大值 P1。 图3 简支梁计算简图 M=qL2/8=0.01P1L2/8=0.0177.10.252/8=0.0060234（KN.m） wbh2/61062/660（mm3） M/w=0.0060234106/60=100.4（MPa）=215（MPa）,侧模 面板抗弯强度满足要求。 )(41.2 006.001.02 2/25.0101.7701.03 2 3 3 MPa A F 2.41MPa=125MPa,面板抗剪强度满足要求。 I= bh3/121063/12=180（mm4） - 7 - )(04.1 )(00104.0 )( 1018010210384 25.0101.7701.05 384 5 129 43 4 mm m m EI qL f f=1.04mmf=1.5mm，其中f1.5mm是查询组合钢模板技术规 范GB50214-2001表4.2.2，则底模面板刚度满足施工使用的要求。 5.2 底模面板计算底模面板计算 底模面板厚度8mm，计算跨度25cm，取1cm宽板带，荷载取最大值 P2。 图4 简支梁计算简图 M=qL2/8=0.01P2L2/8=0.01115.40.252/8=0.0090156（KN.m ） wbh2/61082/6106.7（mm3） M/w=0.0090156106/106.7=84.5（MPa）=215（MPa）,底 模面板抗弯强度满足要求。 )(70.2 008.001.02 2/25.0104.11501.03 2 3 3 MPa A F 2.70MPa=125MPa,底模面板抗剪强度满足要求。 I= bh3/121083/12=426.7（mm4） - 8 - )(66.0 )(00066.0 )( 107.42610210384 25.0104.11501.05 384 5 129 43 4 mm m m EI qL f f=0.66mmf=1.5mm，其中f1.5mm是查询组合钢模板技术规 范GB50214-2001表4.2.2，则底模面板刚度满足施工使用的要求。 5.3 侧模横肋计算侧模横肋计算 侧模横肋采用10槽钢，最大跨度165cm，承载宽度30cm，面荷载取 最大值P1。 图4 简支梁计算简图 M=qL2/8=0.3P2L2/8=0.377.11.652/8=7.87143（KN.m） w39.7（cm3）=39.7103（mm3） M/w=7.87143106/39.7/1000=198.3（MPa）=215（MPa）,侧 模横肋抗弯强度满足要求。 )(73.42 3.510198 105.232/65.1101.773.0 4 33 MPa tI FS x x 42.73MPa=125MPa,侧模横肋抗剪强度满足要求。 Ix= 198（cm4） - 9 - )(67.3 )(00367.0 )( 1019810210384 5.1101.773.05 384 5 89 43 4 mm m m EI qL f 3.67mmL/400=1500/400=3.75mm，则侧模横肋刚度满足使用要求。 5.4 底模横肋计算底模横肋计算 底模横肋采用10槽钢，最大跨度60cm，承载宽度30cm，面荷载取最 大值P2。 图4 简支梁计算简图 M=qL2/8=0.3P2L2/8=0.3115.40.62/8=1.5579（KN.m） w39.7（cm3）=39.7103（mm3） M/w=1.5579106/39.7/1000=39.2（MPa）=215（MPa）, 底模横肋抗弯强度满足要求。 )(26.23 3.510198 105.232/6.0104.1153.0 4 33 MPa tI FS x x 23.26MPa=125MPa,底模横肋抗剪强度满足要求。 Ix= 198（cm4） - 10 - )(14.0 )(00014.0 )( 1019810210384 6.0104.1153.05 384 5 89 43 4 mm m m EI qL f 0.14mmL/400=600/400=1.5mm，则底模横肋刚度满足使用要求。 5.5 侧模支撑框架侧模支撑框架 侧模支撑框架采用14b槽钢，取最大跨度320cm，承载宽度100cm， 面荷载取最大值P1。利用Midas /Civil 7.8.1建模。 图 5 支撑框架计算简图（单位 KN.m） 图6 支撑框架剪应力图（最大值42.66MPa） - 11 - 图7 支撑框架弯曲应力图（最大值74.11MPa） 图8 支撑框架组合应力图（最大值77.2MPa） 图9 支撑框架变形图（最大值0.068mm） - 12 - 最大弯曲应力74.11（MPa）=215（MPa）,侧模框架抗弯强 度满足要求。 最大剪应力=42.6623.26MPa=125MPa, 侧模框架抗剪强度满 足要求。 最大组合应力=77.2（MPa）=215（MPa），侧模框架抗剪强 度满足要求。 最大变形0.068mm61.68KN，拉杆强度满足要求。 6 支架计算支架计算 6.1 立杆计算立杆计算 6.1.1 立杆力学特性计算立杆力学特性计算 WDJ 碗扣型脚手架材料为:48mm,3.5mm(Q235)热轧无缝钢管， 其截面特性计算如下。 截面抗弯模量： 44 3 (4841 ) 5078 3248 wmm 截面惯性矩: 444 (4841 )121867 64 Imm 根据钢结构设计规范表 3.4.1-1 查 Q235 圆钢的抗压强度为 215N/mm2。 截面回转半径: 22 1 (4841 )15.782 4 imm - 13 - 截面净面积: A 0 = 222 (4841 )489.303 4 mm 6.1.2 立杆实际承受的最大轴力立杆实际承受的最大轴力 N=0.30.6115.4KN=20.7KN 6.1.3 立杆强度计算立杆强度计算 考虑到支架立杆搭设时竖直度可能存在不足，假定立杆 120cm 步距 范围内偏斜量 y 取为 0.5cm，此处是按照建筑施工碗扣式脚手架安全技 术规范容许倾斜度来取值，如下图 10 所示。按单向压弯杆件验算，产 生的偏斜弯矩，其计算过程如下所示。 图 10 立杆变形图 MNy20.70.0050.1035kN.m = o NM AW =20.7103/489.303+0.1035106/5078=62.7MPa o NM AW 通过以上计算，其应力 62.7 MPa 215 MPa，其中 215MPa 是根据钢结构设计规范表 3.4.1-1 查 Q235 圆钢的强度设计值。 则立杆在步距范围内倾斜 5mm 强度满足使用的要求。 6.1.4 整体稳定性验算整体稳定性验算 根据计算可知 N20.7kN，由公式 3-3 可知 M0.1035kN.m。由于支 架的横杆与纵杆约束立杆，计算简图如下图所示。 - 14 - 图 11 稳定性计算简图 立杆计算长度系数按照两端铰接计算，即为步距 1.2m，则长细比 = l/i=1.0*1200/15.782=76, 由此可查建筑施工碗扣式脚手架安 全技术规范(JGJ166-2008)附录 C，可知立杆稳定