爬梯设计及验算.doc

高墩施工人行爬梯设计方案 一、编制依据（1）建筑施工扣件式钢管脚手架 （JGJ130-2001，2002年版）（2）建筑施工安全检查标准 （JGJ59-99）（3）建筑施工高处作业支全技术规范 （JGJ80-91)（4）本工程施工图纸和投标文件（5）本工程施工组织设计二、工程概况共有桥梁13座，平面均位于分离式路基段内,墩柱形式为矩形墩和圆柱墩，其中矩形墩有空心薄壁墩、实心薄壁墩两种，最高墩身为坪溪大桥左线5#墩，墩高93米，罗坝1号大桥左线。三、爬梯方案选择连续梁主墩每墩安装一台升降电梯，供作业人员上下作业使用，载人电梯安装完成后经地方有资质的安检部分检测合格后方可投入使用，电梯必须由取得上岗资格证书的专业人员操作。除连续梁主墩外的其它墩柱,由于墩身及盖梁的施工工期较短,计划沿墩身一侧安装专用“之”字形安全爬梯以供作业人员上下，安全爬梯搭根据各个墩高度不同，采用不同的搭设形式，高度在30米以下墩柱采用围墩式爬梯，高度在30米以上墩柱采用连墙式爬梯。四、爬梯设计及验算（一）围墩式爬梯 本方案适用于墩身30m以下采用翻模施工的墩身的爬梯支架搭设，具体高度按照每个墩的实际高度来进行相应的调整，计算参数均是按照最大的高度进行计算，以保证结构安全性。 1、参数信息（1）脚手架参数双排脚手架搭设高度为40米，本计算书按照最大高度40米来计算；搭设尺寸为：立杆的纵距为1米，立杆的横距为2米，大小横杆的步距为1.80米；内排架距离墙纵向长度为1米；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；采用的钢管类型为48x3.5；横杆与立杆连接方式为双扣件：取扣件抗滑承载为系数为0.80；连墙件竖向间距4.5米，水平间距2米，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件；钢管与墩身完全锁死，钢管顶住墩身，钢管与墩身连接处垫上钢板；并且注意在拆模后立即安装连墙件，以增强其整体性与稳定性。 （2）活荷载参数施工均布活荷标准值：1.500kN/ m3；脚手架用途：施工行走脚手架；同时施工层数：2层。（3）风荷载参数 本工程地处广东省韶关市，基本风压为 0.2kN/m2；风荷载高度变化系数Uz为1.86，风荷载体型系数Us 为0.65；脚手架计算中考虑风荷载作用。（4）静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值 (kN/m3)：0.1395；脚手板自重标准值 (kN/m3)：0.500；安全设施与安全网 (kN/m3)：0.005；脚手板类别: 5分板；每米脚手架钢管自重标准值3.84kg。 2、大横杆的计算按照扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001 ) 第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。（1）均布荷载值计算二大横杆的自重标准值 5 分板的荷载标准值 活荷载标准值 静荷载的计算值活荷载的计算值 大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)（2）抗弯强度计算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩 跨中最大弯矩计算公式如下：跨中最大弯矩为支座最大弯矩计算公式如下：支座最大弯矩为我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。（3）挠度计算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下： 静荷载标准值 活荷载标准值 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度大横杆的最大挠度小于2000.0/150与10mm，满足要求。 3、小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。 用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。（1）荷载值计算大横杆的自重标准值 5 分板的荷载标准值 活荷载标准值 荷载的计算值 小横杆计算简图（2）抗弯强度计算最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下：集中荷载最大弯矩计算公式如下：小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。（3）挠度计算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下：集中荷载最大挠度计算公式如下:小横杆向重均布荷载引起的最大挠度集中荷载标准值集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 最大挠度和小横杆的最大挠度小于 1000.0/150与10mm，满足要求。 4、扣件抗滑力的计算按规范表5.1.7直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN。 纵向或横向水杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5)；其中Rc一一扣件抗滑承载力设计值，取 8.00kN；R一一纵向或横向水平杆传给立杆杆的竖向作用力设计值；大横杆的自重标准值：P1=0.038x2x2/2=0.076kN；小横杆的自重标准值：P2=0.038x1=0.038kN；脚手板的自重标准值：P2=0.5x1x2/2=0.5kN 活荷载标准值：Q=1.5x1x2/2=1.5kN 荷载的设计值：R=1.2x(0.114+0.5)+1.4x1.5=2.8368kN R8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。 5、脚手架荷载标准值作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 静荷载标准值包括以下内容：(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；为0.1395(2)脚手板的自重标准值(kN /m2)；采用5分木板脚手板，标准值为0.5(3)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 kN/m2经计算得到，静荷载标准值。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值风荷载标准值应按照以下公式计算其中 W0基本风压(kN/m2) ,按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用：W0= 0.20Uz风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用：Uz = 1.86Us一一风荷载体型系数：Us=0.650经计算得到，风荷载标准值考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw 计算公式其中 WK一一风荷载标准值(kN/m2)；La 一一 立杆的纵距 (m)；h 一一立杆的步距 (m)。经过计算得到风荷载产生的弯矩 6、立杆的稳定性验算 卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。（1）不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算其中 N一一立杆的轴心压力设计值，N=14.546kN ;I 一一 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm;k 一一 计算长度附加系数，取1.155; 一一 计算长度 (m)，由确定 ； 一一 长细比，年由脚手架的高度确定，A 一一 立杆净截面面积，A=4.890crn2;W 一一 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.080cm3； 一一 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比的结果查表得到 0.415;一一 钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到；f 一一 钢管立杆抗压强度设计值，f =205.00N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f ，满足要求。（2）考虑风荷载时，立杆的稳定性验算其中 N 一一 立杆的轴心压力设计值，N=13.916kN；i 一一计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm;k 一一 计算长度附加系数，取1.155; 一一 计算长度 (m)，由确定， ； 一一 长细比，年由脚手架的高度确定，A 一一 立杆净截面面积，A=4.890crn2;W 一一 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.080cm3； 一一 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比的结果查表得到 0.415;Mw一一计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，;一一 钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到 ；f 一一钢管立杆抗压强度设计值，f =205.00N/rnm2；考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f ，满足要求。 7、连墙件的计算连墙件的轴向力标准值应按照下式计算：2风荷载标准值 ;每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Ak=9m2 ;按规范) 5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力 (kN)，No =5.000kN;风荷载产生的连墙件轴向力标准值(kN)，按照下式计算:；连墙件的轴向力标准值；连墙件的承载力设计值按下式计算：其中一一轴心受压立杆的稳定系数；由长细比的结果查表得到=0.949，又: A =4.89cm2；f =205.00N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为；Nf大于连墙件的设计计算满足要求。连墙件采用双扣件连接扣住，与墙体锁死。由以上计算得到小于双扣件的抗滑力2X8.0kN满足抗滑要求。8、立杆的地基承载力计算 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求地基承载力设计值： ;搭设前对基础进行这样的处理，应标准化的要求在平整场地的时候打上一层 10cm的混凝土，并且在钢管下垫5分板或10槽钢，并且每根钢管都用底托以保护木板。立杆基础底面的平均压力: ；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值: N=14.546kN；基础底面面积：A=0.15m2 。，地基承载力满足要求。 （二）附墙式爬梯本方案适用于墩身30m以上采用翻模施工的墩身的爬梯支架搭设，具体高度按照每个墩的实际高度来进行相应的调整，计算参数均是按照最大的高度进行计算，以保证结构安全性。 1、参数信息（1）脚手架参数双排脚手架搭设高度为65米，本计算书按照最大高度65米来计算；搭设尺寸为：立杆的纵距为1米，立杆的横距为1米，大小横杆的步距为1.80米；内排架距离墙纵向长度为1米；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；采用的钢管类型为48x3.5；横杆与立杆连接方式为双扣件：取扣件抗滑承载为系数为0.80；连墙件竖向间距4.5米，采用扣件与脚手架连接；连墙件连接方式为双扣件；钢管与墩身预埋钢板焊接，钢管与钢板采用满焊；并且注意在拆模后立即安装连墙件，以增强其整体性与稳定性。（2）活荷载参数施工均布活荷标准值：1.500kN/ m3；脚手架用途：施工行走脚手架；同时施工层数：2层。（3）风荷载参数 本工程地处广东省韶关市，基本风压为 0.2kN/m2；风荷载高度变化系数Uz为1.86，风荷载体型系数Us 为0.65；脚手架计算中考虑风荷载作用。（4）静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值 (kN/m2)：0.1126；脚手板自重标准值 (kN/m3)：0.500；安全设施与安全网 (kN/m3)：0.005；脚手板类别: 5分板；每米脚手架钢管自重标准值3.84kg。 2、大横杆的计算按照扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001 ) 第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。（1）均布荷载值计算大横杆的自重标准值 5 分板的荷载标准值 活荷载标准值 静荷载的计算值活荷载的计算值 大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)（2）抗弯强度计算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩 跨中最大弯矩计算公式如下：跨中最大弯矩为支座最大弯矩计算公式如下：支座最大弯矩为我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。（3）挠度计算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下： 静荷载标准值 活荷载标准值 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度大横杆的最大挠度小于2000.0/150与10mm，满足要求。 3、小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。 用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。（1）荷载值计算大横杆的自重标准值 5 分板的荷载标准值 活荷载标准值 荷载的计算值 小横杆计算简图（2）抗弯强度计算最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下：集中荷载最大弯矩计算公式如下：小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。（3）挠度计算最大挠度考虑为小棋杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下：集中荷载最大挠度计算公式如下:小横杆向重均布荷载引起的最大挠度集中荷载标准值集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 最大挠度和小横杆的最大挠度小于 1000.0/150与10mm，满足要求。 4、扣件抗滑力的计算按规范表5.1.7直角、旋转单扣件承载力取值为8.00KN。 纵向或横向水杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5)；其中Rc一一扣件抗滑承载力设计值，取 8.00kN；R一一纵向或横向水平杆传给立杆杆的竖向作用力设计值；大横杆的自重标准值：P1=0.038x2x2/2=0.076kN；小横杆的自重标准值：P2=0.038x1=0.038kN；脚手板的自重标准值：P2=0.5x1x2/2=0.5kN 活荷载标准值：Q=1.5x1x2/2=1.5kN 荷载的设计值：R=1.2x(0.114+0.5)+1.4x1.5=2.8368kN R8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。 5、脚手架荷载标准值作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 静荷载标准值包括以下内容：(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；为0.1126(2)脚手板的自重标准值(kN /m2)；采用5分木板脚手板，标准值为0.5(3)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005经计算得到，静荷载标准值。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值风荷载标准值应按照以下公式计算其中 W0基本风压(kN/m2) ,按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用：W0= 0.20Uz风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用：Uz = 1.86Us一一风荷载体型系数：Us=0.650经计算得到，风荷载标准值考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw 计算公式其中 WK一一风荷载标准值(kN/m2)；La 一一 立杆的纵距 (m)；h 一一立杆的步距 (m)。经过计算得到风荷载产生的弯矩 6、立杆的稳定性计算 卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。（1）不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算其中 N一一立杆的轴心压力设计值，N=13.2672kN ;I 一一 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm;k 一一 计算长度附加系数，取1.155; 一一 计算长度 (m)，由确定 ； 一一 长细比，年由脚手架的高度确定，A 一一 立杆净截面面积，A=4.890crn2;W 一一 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.080cm3； 一一 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比的结果查表得到 0.415;一一 钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到；f 一一 钢管立杆抗压强度设计值，f =205.00N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f ，满足要求。（2）考虑风荷载时，立杆的稳定性计算其中 N 一一 立杆的轴心压力设计值，N=12.637kN；i 一一计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm;k 一一 计算长度附加系数，取1.155; 一一 计算长度 (m)，由确定， ； 一一 长细比，年由脚手架的高度确定，A 一一 立杆净截面面积，A=4.890crn2;W 一一 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.080cm3； 一一 轴心