满堂支架设计(毕业设计)

1 箱梁支架计算书 1 1 1编制依据 1 1 2工程概况 1 1 3现浇箱梁支架设计 1 1 3 1支架地基处理 1 1 3 2现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求 2 1 4现浇箱梁支架验算 2 1 4 1荷载计算 3 1 4 2荷载计算 3 1 4 3箱梁自重分析 6 1 5结构验算 7 1 5 1箱梁底模验算 7 1 5 2箱梁侧模板验算 9 1 5 3箱梁底模下横向方木验算 10 1 5 4扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算 20 1 5 5碗扣节点 立杆顶托 立杆底座承载力验算 25 1 6地基承载力验算 26 1 7满堂支架整体抗倾覆分析计算 26 1 8支架的预压 27 1 8 1预压的目的 27 1 8 2加载方法 27 1 8 3观测点设置及观测频率 28 1 8 4数据整理分析及预拱度的设置 28 1 9支架施工安全措施 29 1 9 1支架搭设 29 2 现浇箱梁支架设计现浇箱梁支架设计 1 1 1 支架地基处理 在支架施工前 首先用挖掘机将地基整平 然后用压路机碾压 局部地段采取换填处 理 具体为挖出腐质土等软弱土层 换填碎石土 进行分层碾压 泥浆池及基坑采取先清除淤 泥及杂物 抽水排干后 同样用碎石土进行分层回填碾压密实 地基承载力应大于 200KPa 处理范围应宽出搭设支架范围 0 5 米 支架地基碾压处理完毕后 在碾压密实的地基上浇筑 厚 20 的 C15 砼进行硬化 1 1 2 现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求 支架采用满布式碗扣支架 为便于高度调节 每根立杆底部和顶部分别设置 KTZ50 型可 调底座和 KTC50 型可调托撑 可调范围 按照施工区处理后的地面高程与梁底高程 之差 采用 LG 300 LG 240 LG 180 LG 120 HG 60 HG 90 HG 120 等规格的杆件进行 组合安装 立杆托撑上面纵向设置方木 横向设置方木 间距 考虑到支架的整体稳定性 用长杆设置剪刀撑 顺桥向每跨设置 排 横桥向每跨设置 排 满堂支架设置纵 横向扫地杆 纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮不大于 处的立杆上 横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上 水平剪 刀撑视支架高度而定 支架高于 从顶层钢管开始向下每隔步设置三榀水平剪力撑 即 柱两侧和中跨各一榀 施工过程中根据施工情况可适当加密设置 在检查脚手钢管无弯曲 无 断裂现象后可实施拼装 拼装时 立杆必须保证垂直 箱梁端 中横梁基本落在在墩顶范围内 普通墩顶宽 长 6 米 不必设置钢管 可直接在墩顶设置纵 横向方木 横梁底板与墩顶距离为 纵 横向方 木间距均为 3 在墩柱前后各范围 立杆纵向间距 其余立杆纵向间距 箱梁 底板下横向间距 中腹板下横向间距cm 边腹板下横向间距cm 翼板下 横向间距 步距除地面以上 底板以下 2 层为 其余均为 碗扣式满堂支架体系设计详见箱梁现浇支架纵 横向构架图 1 2 现浇箱梁支架验算 本计算以 2 17m 等截面单箱三室预应力砼连续箱梁为例 对荷载进行计算及对支架体系进 行验算 碗扣式满堂支架体系采用钢管 查 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规 范 附录 B 钢管截面特性表 钢管截面积 截面模量 自重 回转半径 查表 5 1 6 得钢材的抗压强度设计值 1 2 1 荷载计算 1 2 1 1荷载分析荷载分析 根据本工程现浇箱梁的结构特点 在施工过程中将涉及到以下荷载形式 1 箱梁自重荷载 新浇钢筋混凝土密度取 2 箱梁内模 底模 内模支撑及外模支撑荷载 取 3 施工人员 施工材料及设备荷载 按均布荷载计算 计算模板及直接支承模板 的小棱时取 计算直接支承小棱的梁时取 计算支架立柱时取 4 振捣荷载 对水平面模板 对垂直面模板 5 新浇混凝土对侧模的压力 6 倾倒混凝土产生的水平荷载 取 4 7 支架自重 1 2 1 2荷载组合荷载组合 模板 支架设计计算的荷载组合模板 支架设计计算的荷载组合 荷载组合 模板结构名称 强度计算刚度验算 底模及支架 1 1 2 2 3 3 4 4 7 7 1 1 2 2 7 7 侧模 5 5 6 6 5 5 1 2 2 荷载计算 箱梁自重 计算 根据现浇箱梁结构特点 通过认真分析 选取具有代表性及最不利荷载的不同断面 不同 部位进行箱梁自重计算 即现浇箱梁 B B 断面 跨中 A A 断面 D D 断面 墩顶中 端横 梁 三个断面分别按翼板 腹板 底板等不同部位进行自重计算 5 现浇箱梁 B B 断面 跨中 处计算 根据横断面图 计算翼板 中腹板 边腹板 底板等不同部位箱梁自重 翼板范围箱梁自重 6 此范围支架宽 2 1 25m Q1 8 448KN 腹板范围箱梁自重 单边中腹板截面积 截面阴影部分 计算得 0 72 此范围支架宽 3 0 6m Q1 27 7KN 单边边腹板截面积 截面阴影部分 计算得 1 53 此范围支架宽 Q1 13 26KN 箱室下底板范围箱梁自重 顶板厚 底板厚 现浇箱梁 A A D D 断面 变截面最不利 墩顶端 中横梁处 处计算 A A 箱室范围箱梁自重 截面阴影部分面积计算得 9 705 此范围支架宽 该范围自重最大 Q1 38 2KN A A 箱室下底板范围箱梁自重 顶板厚 25cm 底板厚 25 cm 7 Q1 26 0 25 0 25 13KN A A D D 翼板范围箱梁自重 翼板厚 45cm Q1 26 0 45 11 7KN D D 箱室范围箱梁自重 截面阴影部分面积计算得 14 3025 此范围支架宽 该范围自重最大 Q1 56 34KN D D 箱室下底板范围箱梁自重 顶板厚 25cm 底板厚 40 cm Q1 26 0 25 0 40 16 9KN 1 2 1 3新浇混凝土对侧模的压力新浇混凝土对侧模的压力 计算计算 因现浇箱梁采取水平分层浇筑 每层浇筑高度控制在以内 在竖向上浇筑速度控制 在 混凝土初凝时间控制在 混凝土容重 掺加外加剂 取 混凝土坍落度 因此取 根据 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 附录 所以 1 2 1 4支架自重支架自重 计算计算 计算每步脚手架自重 式中 步距 立杆每米重量 8 纵向横杆单件重量 内外立杆间斜杆或十字撑重量 按最大值进行计算 步距取 纵 横向距离取 步数取 5 步 1 2 2箱梁自重分析 根据以上箱梁自重荷载计算得 1 2 2 1现浇箱 B B 断面 翼板范围箱梁自重 Q1 8 448KN 中腹板范围箱梁自 Q1 27 7KN 边腹板范围箱梁自重 Q1 13 26KN 箱室下底板范围箱梁自重 Q1 13 000KN 1 2 2 2现浇箱梁 A A D D 断面 翼板范围箱梁自重 Q1 26 0 45 11 7KN A A D D 断面 箱室下底板范围箱梁自重 Q1 26 0 25 0 25 13 0KN A A 截面 Q1 26 0 25 0 40 16 9KN D D 截面 箱室范围箱梁自重 Q1 38 20KN A A 截面 Q1 56 34KN D D 截面 9 1 2 2 3分析 根据满堂支架纵 横向及步距的布置情况 即在墩柱前后各 6 0 m 范围 立杆纵向间距 60cm 其余立杆纵向间距 90cm 箱梁底板下横向间距 90cm 腹板下横向间距 60cm 翼板下 横向间距 120cm 步距 120 cm 综合以上箱梁不同断面 不同部位自重计算及支架布置得出 如下结论 现浇箱梁 B B 断面翼板范围为箱梁翼板受力最差且最具代表性的部位 在此范围支架设置 纵桥向间距 横桥向间距 横杆步距为 90 cm 120cm 120cm 底板范围支架设置纵桥向间距 横桥向间距 横杆步距为 90 cm 90cm 120cm 因此箱梁 F F 断面翼板 底板均需要进行 结构验算 现浇箱梁 A A D D 断面此位置为箱梁端中 横梁 是箱梁自重最大的部位 但由于箱梁 端 中横梁基本落在在墩顶范围内 不必设置钢管支架 只需直接在墩顶设置纵 横向 15cm 15cm 方木 横梁底板与墩顶距离为 30cm 结构验算 1 2 3 箱梁底模验算 本施工方案除箱梁端 中横梁在墩顶设置横向 15cm 15cm 方木 间距为 30cm 其余范 围横向均设置 10cm 10cm 方木 间距 30cm 根据以上箱梁不同断面 不同部位自重计算及 箱梁模板下横向方木布置情况 通过综合分析 可以得出现浇箱梁 D D 断面箱室范围 为整跨 箱梁不同断面 不同部位自重最大值 受力最差的位置 因此有必要进行底模板受力验算 通过上面计算得 现浇箱梁 D D 断面箱室范围箱梁自重 Q1 56 34KN 本方案箱梁底模采用一类一等品规格为竹胶板 竹胶板下横 向方木间距均为 查 公路施工手册 桥涵下册 表 13 17 竹编胶合板力学性能 得 弯曲强度 弹性模量 1 2 3 1现浇箱梁 D D 断面箱室范围底模板计算 10 由于模板的连续性 在均匀荷载的作用下 计算时按 3 跨不等跨连续梁计算 受力分析见 箱室范围底模板计算简图 查 路桥施工计算手册 附表 2 10 得 箱梁箱室范围模板跨度 模板弯曲强度计算 Q 1 0 Q1 Q2 Q3 Q4 0 3 1 0 56 34 1 5 2 5 2 0 0 3 18 702 KN 0 107 18 702 0 3 0 18 模板计算宽度取 经计算 箱室范围底模板弯曲强度满足要求 模板挠度计算 F 0 464 10 3m 0 464mm 0 75mm 经计算 箱室范围底模板挠度满足要求 11 通过以上对本桥 A A D D 断面箱室范围箱梁自重最大的底模板进行弯曲强度和挠度分析 计算 得出该满堂支架底模板设置满足要求 1 2 4 箱梁侧模板验算 本方案箱梁侧模采用一类一等品规格为的竹胶板 竹胶板下 设置间距的方木 查 公路施工手册 桥涵下册 表 13 17 竹编胶合板 力学性能 得 弯曲强度 弹性模量 计算时按 3 跨不等跨连续梁计算 查 路桥施工计算手册 附表 2 10 得 箱梁侧模板跨度 模板弯曲强度计算 模板计算宽度取 12 经计算 侧模板弯曲强度满足要求 经计算 侧模板弯曲强度满足要求 模板挠度计算 经计算 侧模板挠度满足要求 经计算 侧模板挠度满足要求 通过以上对本桥侧模板进行弯曲强度和挠度分析计算 得出该满堂支架侧模板设置满足要 求 1 2 5 扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算 碗扣式钢管脚手架与支撑与扣件式钢管脚手架与支架一样 同属于杆式结构 以立杆承受 竖向荷载作用为主 但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接 且横杆的 型插头被立杆的 上 下碗扣紧固 对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力 因而碗扣式钢管支架稳定承 载能力显著高于扣件式钢管支架 一般都高出 20 以上 甚至超过 35 本工程现浇箱梁支架 按钢管扣件式支架进行内力计算 计算结果同样适用与碗扣式支架 相对于扣件 式支架安全系数相当于 1 2 倍以上 1 2 5 1现浇箱梁 A A 断面 1 2 5 1 1 A A 断面翼板部位 在此范围支架设置纵桥向间距 横桥向间距 横杆步距为 13 立杆强度验算 根据 公路施工手册 桥涵下册表 13 5 碗扣式构件设计荷载 横杆步距为 120cm 时 每 根立杆设计允许荷载 立杆实际承受的荷载为 组合风荷载 式中 支架结构自重标准值产生的轴向力 构配件自重标准值产生的轴向力 施工荷载标准值产生的轴向力总和 于是 有 则 强度满足要求 立杆稳定性验算 根据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 有关模板支架立杆的稳 定性计算公式 钢管所承受的垂直荷载 计算得 A 为钢管的截面积 W 为截面模量 14 为轴心受压杆件的稳定系数 根据长细比 查表即可求得 回转半径 L 为立杆步距 参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 查附录 C 得 为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 式中 风荷载标准值产生的弯矩 风荷载标准值 立杆纵距 立杆步距 式中 风压高度变化系数 本工程邻近海面 地面粗糙度为 A 类 离地面高度不大于 10m 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 7 2 1 风压高度变化系数得 风荷载体型系数 查 建筑结构荷载规范 表 7 3 1 风荷载体型系数第 36 项得 基本风压 查 建筑结构荷载规范 表 D 4 雪压和风压表 得 故 所以 15 计算结果说明箱梁计算结果说明箱梁 A AA A 断面翼板部位支架是安全稳定的 断面翼板部位支架是安全稳定的 1 2 5 1 2 D D 断面箱室下底板部位 在此范围支架设置纵桥向间距 横桥向间距 横杆步距为 立杆强度验算 根据 公路施工手册 桥涵下册表 13 5 碗扣式构件设计荷载 横杆步距为 120cm 时 每 根立杆设计允许荷载 立杆实际承受的荷载为 组合风荷载 式中 支架结构自重标准值产生的轴向力 构配件自重标准值产生的轴向力 施工荷载标准值产生的轴向力总和 于是 有 则 强度满足要求 立杆稳定性验算 根据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 有关模板支架立杆的稳 定性计算公式 16 钢管所承受的垂直荷载 计算得 A 为钢管的截面积 W 为截面模量 为轴心受压杆件的稳定系数 根据长细比 查表即可求得 回转半径 L 为立杆步距 参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 查附录 C 得 为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 式中 风荷载标准值产生的弯矩 风荷载标准值 立杆纵距 立杆步距 式中 风压高度变化系数 本工程邻近海面 地面粗糙度为 A 类 离地面高度不大于 10m 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 7 2 1 风压高度变化系数得 风荷载体型系数 查 建筑结构荷载规范 表 7 3 1 风荷载体型系数第 36 项得 17 基本风压 查 建筑结构荷载规范 表 D 4 雪压和风压表 得 故 所以 计算结果说明箱梁 D D 断面箱室下底板部位支架是安全稳定的 综上所述 现浇箱梁 D D 断面翼板 箱室下底板不同部位支架是安全稳定的 1 2 5 1 3 B B 断面中腹板下底板部位 在此范围支架设置纵桥向间距 横桥向间距 横杆步距为 立杆强度验算 根据 公路施工手册 桥涵下册表 13 5 碗扣式构件设计荷载 横杆步距为 120cm 时 每 根立杆设计允许荷载 立杆实际承受的荷载为 组合风荷载 式中 支架结构自重标准值产生的轴向力 构配件自重标准值产生的轴向力 施工荷载标准值产生的轴向力总和 于是 有 NG1K 0 6 0 9 Q1 0 6 0 9 27 7 14 958 NG2K 0 6 0 9 Q2 0 6 0 9 1 5 0 81 18 则 1 2 14 958 0 81 0 85 1 4 4 185 23 90175 强度满足要求 立杆稳定性验算 根据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 有关模板支架立杆的稳 定性计算公式 钢管所承受的垂直荷载 计算得 A 为钢管的截面积 W 为截面模量 为轴心受压杆件的稳定系数 根据长细比 查表即可求得 回转半径 L 为立杆步距 参照 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 查附录 C 得 为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 式中 风荷载标准值产生的弯矩 风荷载标准值 立杆纵距 立杆步距 式中 19 风压高度变化系数 本工程邻近海面 地面粗糙度为 A 类 离地面高度不大于 10m 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 7 2 1 风压高度变化系数得 风荷载体型系数 查 建筑结构荷载规范 表 7 3 1 风荷载体型系数第 36 项得 基本风压 查 建筑结构荷载规范 表 D 4 雪压和风压表 得 故 所以 计算结果说明箱梁 B B 断面中腹板下底板部位支架是安全稳定的 综上所述 现浇箱梁 B B 断面中腹板下不同部位支架是安全稳定的 1 2 6 碗扣节点 立杆顶托 立杆底座承载力验算 根据以上箱梁自重荷载计算得 现浇箱梁 B B 断面中腹板范围箱梁自重 Q1 27 7KN 边腹板范围箱梁自重 Q1 13 26KN 现浇箱梁 A A 断面翼板范围箱梁自重 Q1 26 0 45 11 7KN A A 断面 箱室下底板范围箱梁自重 Q1 13 0KN 箱室范围箱梁 自重 Q1 38 20KN 通过以上比较得 箱梁混凝土自重最大为 D D 断面箱室范围箱梁自重 其值为 Q1 56 34KN 1 2 6 1碗扣节点承载力验算 碗扣节点承载力按下式验算 20 式中 下碗扣抗剪强度设计值不小于 60 kN 取 60 kN 56 34 1 5 2 5 2 0 0 6 0 9 33 6636KN 安全系数取 1 0 Nmax 33 6636 Qb 60KN 满足碗扣抗剪强度要求 1 2 6 2立杆顶托承载力验算 立杆顶托承载力按下式验算 式中 顶托设计值不小于 40 kN 取 40 kN 56 34 1 5 1 0 2 0 0 6 0 9 32 8536KN 安全系数取 1 满足顶托强度要求 1 2 6 3立杆底座承载力验算 立杆底座承载力按下式验算 式中 底座设计值不小于 40 kN 取 40 kN 56 34 1 5 1 0 2 0 4 75 0 6 0 9 35 4186KN 安全系数取 1 满足顶托强度要求 21 1 3 地基承载力验算 根据地基承载力处理方式以及由以上立杆底座承载力计算得 按照最不利荷载 Nmax 35 4186KN 立杆可调底座面积 立杆底座下混凝土基础承 载力 Nmax Ab 35 4186 0 0225 所以 立杆底座下混凝土基础强度满足要求 底座放置在混凝土上 按照力传递面积计算 按照最不利荷载考虑 通过计算该方案地基承载力满足施工要求 1 4 满堂支架整体抗倾覆分析计算 根据 JTJ041 2000 公路桥涵施工技术规范 9 2 3 条稳定性要求 支架在自重和风荷载 等作用下的抗倾覆稳定时 倾覆稳定系数不得小于 1 3 采用本桥中跨 25m 验算支架抗倾覆能力 桥梁宽 2 17m 长 126m 支架宽 20 60m 支架横桥向 36 排 纵桥向 27 排 高度取 6m KTC50 型可调托撑共需要 36 27 2 1944 个 立杆需要 36 27 6 5832m 纵桥向横杆需要 27 7 层数 25 4725 m 横桥向横杆需要 36 7 层数 20 6 5191m 22 故 钢管总重 KTC50 型可调托撑总重 所以 稳定力矩 依据以上对风荷载计算 梁底部支架高与梁高取 7 6m 25m 跨迎风面积 25 m 跨共受力 倾覆力矩 所以 计算结果说明本方案的满堂支架整体满足抗倾覆要求 1 5 支架的预压 1 5 1 预压的目的 为检查地基承载力及支架承受梁体荷载的能力 减少和消除支架产生的非弹性变 形 碗扣件接头 碗扣件与方木 方木间的间隙 地基瞬时沉降等并获取支架预压沉 降观测值用来做设置预拱值的参考数据 1 5 2 加载方法 支架搭设完毕 底板模板铺设完毕之后进行加载预压 预压采用钢筋进行 用 25t 汽车吊吊装钢筋 按要求的位置和高度人工配合堆码 预压重量为设计重量的 1 2 倍 预压分两级进行 第一级荷载控制在总荷载的 2 3 左右 第一次加载后 荷载维持一 23 天进行观测 第二天 进行最后一级荷载加载 最后一级维持时间根据预压沉降观测 值确定 连续 3 天 每天沉降观测平均值小于 3mm 后 即可卸载 预压过程中对支架 沉降进行连续观测 以 I 匝道 2 桥第二联为例 箱梁底部共加载约 1332T 在翼缘板 范围内每侧加载约 406T 1 5 3 观测点设置及观测频率 1 5 3 1观测点设置 观测点纵向按照箱梁跨度的 0 25L 0 5L 0 75L 及距墩柱中心前后 1 5m 设置 5 个断面 每个断面横向设置 7 个点 具体布置详见支架断面观测点布置图 1 5 3 2沉降观测频率 每级荷载添加前观测一次 每级荷载添加完毕观测一次 每天至少观测一次 卸载前观测一次 卸载后观测一次 1 5 3 3观测注意事项 a 观测频率和时间按上述规定外 可根据实际情况适当增加或延长 b 箱梁浇注前在腹板位置与预压对应位置设置观测点 观测混凝土施工过程中的支架沉降 c 每次观测得到的数据认真记录在沉降量观测专用表格内 1 5 4 数据整理分析及预拱度的设置 1 5 4 1数据整理分析 观测结束对测量数据进行处理 根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量 24 1 5 4 2预拱度的设置 确定预拱度时考虑下列因素 支架在荷载作用下的总变形量 支架在荷载作用下的 弹性压缩 支架在荷载作用下的非弹性压缩 箱梁设计反拱度 根据设计院提供 根据梁的拱度值线形变化 其它各点的预拱度值 应以中间点为最高值 以梁的 两端为零 按二次抛物线进行分配 预拱度曲线方程 取梁端点为坐标原点 跨长为 L 主梁跨中反拱度值 反拱度向下设置 本方案 中充分考虑各种因素反拱度值 按 2 0cm 考虑 各点预拱度设置根据上式计算 根据箱梁砼浇注结束沉降观测量值 预应力施加完毕后一段时间观测所得的起拱度 与预压观测量值的对比 进一步调整预拱值 根据箱梁砼浇注结束沉降观测量值 预应力施加完毕后一段时间观测所得的起拱度与预压 观测量值的对比 进一步调整预拱值 1 1 支架施工安全措施 1 1 1 支架搭设 1 对进入现场的脚手架构配件 使用前应对其质量进行复检 构配件应按品种 规格分类放置在堆料区内或码放在专用架上 清点好数量备用 脚手架堆放场地排水 应畅通 不得有积水 2 脚手架搭设场地必须平整 坚实 排水措施得当 底座安放应符合下列规定 底座必须准确地放在定位线上 底座的轴心线应与地面垂直 底座钢板不得有明显变 形 底面必须保持水平 使底座与地面完全接触 不得悬空 3 本桥梁满堂支架步距 纵距 横距严格按照箱梁现浇支架纵 横向构架图进行 施工 不得擅自改变 每搭完一步脚手架后 应校正步距 纵距 横距及立杆的垂直