满堂支架方案计算书

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 1 1011Pa 剪切模量 G 0 81 1011 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 50 90mm时 取1 0 110 150mm 时 取1 15 由于混凝土初凝时间一般为6 8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10 35 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 T 0 035时 h 0 22 24 9v T 4 4 当v T 0 035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k 1 加入缓凝外加剂 时 k 1 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10 35 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 T 1 10 0 1 由于V T 0 1 0 035 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 h 1 53 3 8 1 10 1 91 m Pm 1 2 26 1 91 59 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 2 59 6 1 4 4 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 2 3 7 26 115 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 01 P1 L2 8 0 01 77 1 0 252 8 0 KN m w b h2 6 10 62 6 60 mm3 M w 0 106 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 b h3 12 10 63 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 04mm f 1 5mm 其中 f 1 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 01 P2 L2 8 0 01 115 4 0 252 8 0 KN m w b h2 6 10 82 6 106 7 mm3 M w 0 106 106 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 b h3 12 10 83 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 66mm f 1 5mm 其中 f 1 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 3 P2 L2 8 0 3 77 1 1 652 8 7 87143 KN m w 39 7 cm3 39 7 103 mm3 M w 7 87143 106 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 67mm L 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 3 P2 L2 8 0 3 115 4 0 62 8 1 5579 KN m w 39 7 cm3 39 7 103 mm3 M w 1 5579 106 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 14mm L 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 3 0 6 115 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 M N y 20 7 0 005 0 1035kN m o NM AW 20 7 103 489 303 0 1035 106 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 N 20 7kN 由公式 3 3 可知 M 0 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 可知立杆稳定系数 0 744 立杆欧拉临界力公式如下公式所示 NE 2EA 2 式中 NE 欧拉临界力 kN E 弹性模量 N mm2 A 截面面积 mm 长细比 NE 2 2 10 105 489 303 10 3 762 175 6KN 由欧拉公式计算其应力 0 1 0 8 mE N MrwNN A 式中 欧拉应力 N mm2 为截面塑性发展系数 1 15 w 为截面抗弯模量 mm3 m 为等效弯矩系数 1 0 N 立杆单肢加载荷载 kN 20 7 103 0 744 489 303 1 0 1035 106 1 15 5078 1 0 8 20 7 175 6 15 76 4MPa 215MPa 立杆整体稳定性满足要求 6 1 5 立杆局部稳定性立杆局部稳定性 立杆为 48mm 3 5mm Q235 热轧圆钢管 按照 钢结构设计规 范 相关规定对于圆管截面本身局部稳定必须满足下列要求 以满足截面 本身局部稳定要求 D t 100 235 fy 109 3 其中 fy 215N mm2 为立杆设计强度 碗扣式脚手架立杆 D t 48 3 5 13 720 7kN 通过以上计算 计算结果表明 Nmin 243 8kN