桥梁工程中满堂支撑架的设计计算及构造要求

桥梁施工中满堂支架的设计计算和结构要求，制作单位：七局技术中心的作者：张鹏日： 2013年5月，二满堂支架设计步骤三满堂支架的结构要求，目录，概要，一脚手架分类二脚手架安全事故三适用的法律法规，规范，标准清单四脚手架基本结构五满堂支架，钢管和紧固件，加工简便， 具有搬运容易、通用性强等特点，是目前我国使用量最多、最普遍的脚手架，占脚手架使用总量70%左右，由1个脚手架分类、拉链式脚手架、餐具架式脚手架的餐具卡止节点构成：上餐具卡止、下餐具卡止、立棒、横棒卡止和上餐具卡止销组成。 餐具系统节点结构合理，力杆轴向力传递，脚手架整体为三维空间，结构强度高，整体稳定性好，具有可靠的自锁性能。 1脚手架分类、餐具架式脚手架、门式脚手架主要由立盘、横架、交叉斜柱、脚手架板、可调整的基座等构成。 具有拆装简单、装载性能好、安全可靠等特点。 单脚手架分类，门式脚手架，主要由架体结构、上升设备、附着支撑结构和防翻倒装置等组成。 这是一个稍微不着地的带墙壁的脚手架，以墙壁为支撑点，利用升降设备沿着建筑物的外壁面上下移动。 这个脚手架吸收吊床和吊床的优点，不仅可以挂墙升降，还可以节省大量的材料和人力。 1脚手架分类，附着式升降脚手架，资料来源：中国建设部全国建筑施工安全生产形势分析报告（2011年度），2脚手架安全事故，安全多发事故部位分析(2011 )，2010年1月，昆明机场高速高架桥模型整体坍塌，3人受伤。 该工程模板的支撑体系没有水平剪刀的支撑，垂直剪刀的支撑从底部到天花板没有连续设置，因此该框架受载后难以形成一体力，违反了国家公布的安全技术规范。 2脚手架安全事故，2004年在广州建设高速公路高架桥的高架桥崩塌，造成9人死伤。 事故原因：地基下沉超过规范标准，架体屈曲造成惨案。 2脚手架安全事故1建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 jgj 130-20112建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范 jgj 128-2建筑施工工具式脚手架安全技术规范3010 jgj 202-20104建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范 jgj 166-20085建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程 jgj 231-20106建筑施工安全检查标准 jgj 59-20117公路桥涵施工技术规范 tf50-2011 3适用的法律法规、规范和标准列表，以及四脚架的基本结构包括：、和，以及一种承载台，包括：、纵向、横向三列以上的立柱和水平棒、水平剪刀、垂直剪刀、紧固件等。 该架体顶部钢结构的安装等(同类工程)施工负荷通过调整支撑轴心向立柱传递力，顶部立柱在轴心受压的状态下，简称满堂支撑架。 5满堂支撑框架，满堂脚手架：纵向、横向，由三列以上的立棒和水平棒、水平剪刀、垂直剪刀、紧固件等组成的脚手架。 该架体顶部作业层的施工荷载通过水平杆传递给立杆，顶部立杆呈偏心受压状态，简称满堂脚手架。、五个完全支援、一般完全支援加强型完全支援、两个完全支援设计程序、一个负荷值及其组合、一个负荷值及其组合、可2 )敲打混凝土时产生的振动负荷3 )对新浇筑的混凝土的侧面模板的压力(4)打倒大块混凝土时产生水平方向的冲击负荷(5)其他可能产生的负荷，例如雪负荷、冬天的保温设施负荷等。 刚性管理：节系数均为1.0强度管理：恒负荷节系数1.2，活负荷节系数1.4抵抗性稳定管理：恒负荷节系数0.9，活负荷节系数1.4施工负荷与风荷载同时组合时，荷载组合系数为0.9。、载荷节系数、一载荷值及其组合、自重载荷值、一载荷值及其组合、满堂支架立柱承受的每米结构自重的基准值应在建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2011附录a表A.0.3中采用。自重负荷基准值、双负荷值及其组合、满堂支架常用部件和材料、人员自重基准值按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2011附录a表A.0.4采用。 作用于脚手架和模板的水平风荷载基准值为Wk=0.7zsWo式，Wk风荷载基准值(kN/m2)z风压高度变化系数，现行的国家基准建筑结构荷载规范 (GB50009-2001 )采用s风荷载体型系数， 现行的国家标准建筑结构荷载规范表4.2.6的规定中采用的Wo基本风压(kN/m2 )在国家标准建筑结构荷载规范 GB50009-2001附表D.4的规定中采用，取得与再现期间n=10对应的风压值。 风荷载基准值、双荷载取值及其组合、脚手架风荷载体型系数、双荷载取值及其组合、满堂支架的荷载基准值取值应当满足以下规定： 1永久荷载与可变荷载(不含风荷载)基准值的合计为4.2kN/絫以下时， 施工均布载荷基准值在本规范表4.2.2中应采用的2永久载荷和可变载荷(不含风载荷)的基准值合计超过4.2kn/m2时，应满足以下要求： 1 )作业层上人员和设备负荷的基准值取1.0kN/m2的大型设备、结构部件等的可变负荷实际计算2 )用于混凝土结构施工时，作业层的负荷基准值的取得方法必须符合现行业界基准建筑施工模板安全技术规范 JGJ162的规定。 2负荷取值及其组合，支撑在支撑台上的上主梁、副梁、支撑板等的自重要实际计算。 以下情况根据表4.2.1-3，1 )普通木质主梁(包括48.33.6两钢管)、副梁、木支撑板2 )型钢副梁的自重不超过10号钢的自重，型钢主梁的自重不超过H10010068型钢的自重，支撑板的自重不超过木脚板的自重。载荷基准值、双载荷值及其组合、载荷效应组合、设计脚手架承重构件时，必须根据使用中可能出现的载荷计算其最不利组合。 荷载效应组合应在表4.3.1中采用，双荷载值及其组合，全支架用于混凝土结构施工时，荷载组合和荷载设计值应符合表4.3.2的规定，双荷载值及其组合，3管理内容，1模架强度和刚性双立柱稳定性的计算。 三立柱地基承载力计算，满堂支架一般剖面形式如图1所示，现场施工箱梁底模多采用木模，模板刚性小。 一般情况下，在底模下设置纵向和横向的双重支撑角材，纵向、横向的梁上、下的位置由施工实绩决定。 必须根据受力特点来管理模板和横梁、纵梁的强度和刚性。1模板的强度和刚性、浇筑混凝土的负荷、底模、与底模连接的纵(横)梁、横(纵)梁、可调整的牵引、立棒、1模板的强度和刚性、浇筑混凝土的情况下，作用于梁底支承台的负荷分布不均匀，作用于腹板位置支承台的负荷大，作用于凸缘位置支承台的负荷相对小，腹板间支承台为了便于分析，假定在模板、支架的设计计算过程中混凝土是理想的流体材料，材料粒子之间不存在剪切应力，该假设适用于一次浇筑完成的箱梁，由于混凝土尚未凝固，应力再分布现象不明显，对于两次浇筑的箱梁， 先前浇筑的混凝土基板已初凝，具备一定的应力再分布能力，上述假设有一定的偏差，但整体上基板初凝产生的应力再分布有利于支架施力。 由于1模板的强度和刚性，底模下部的支点是规则排列的纵梁或横梁，因此底模内力和挠曲可以在平均布荷载下以3横宽的连续单向板计算模式进行，计算方法如下。、底模强度管理、1模板强度和刚性、底模刚性管理、1模板强度和刚性、横、纵梁刚性管理，一般在底模下设置纵和横两层支撑角材，纵、横角材的上下位置由不同的施工实施方式决定。 为了便于说明，这里将与底模直接接触的方木规定为小楞，将支撑小横杆的方木规定为大楞。 小楞板承受来自底模的平均布荷载，大楞板承受来自小楞板的集中荷载，考虑到大、小楞板的重叠和荷载的不利配置，小楞板用3个连续梁计算，大楞板用集中荷载下的2个连续梁计算。1模板强度和刚性、小梁强度计算、1模板强度和刚性、小梁刚性的计算、1模板强度和刚性、大梁刚性的计算、1模板强度和刚性、大梁刚性的计算、式中： N立柱段的轴向力设计值(n )、立柱稳定性的计算、立柱段的轴向力设计值(n )、立柱稳定性的计算， 风荷载作用下立柱段弯矩设计值Mw、双立柱稳定性的计算、满堂支撑框架采用相同步距、立柱纵距、立柱横距的架体的步骤、立柱纵距、立柱横距有变化时，除计算基础立柱段外，还计算最大步、最大立柱纵距、 在集中负荷作用于必须管理出现立柱横距等立柱段的架体的情况下，在集中负荷作用的范围内必须计算受力最大的立柱段，如立柱稳定性计算部位、立柱稳定性计算、立柱计算长度、立柱稳定性计算、立柱计算长度系数、立柱稳定性计算、立柱计算长度系数、 2立棒稳定性计算，满堂支撑台的立棒稳定性计算式，在表现形式上是单一的立棒的稳定计算，但实质上是满堂支撑台构造的整体稳定计算。 因为式5.4.6-1、5.4.6-21、2的值是根据脚手架的整体稳定试验结果决定的。 2立棒稳定性计算，满堂支座有两种可能的压曲形式：整体压曲和局部压曲。 整体压曲破坏时，满堂支撑台呈纵横竖条和纵横水平条构成的空间框架，刚性向弱方向波动的现象，无剪切刀的支撑台、支撑台达到临界负荷时，整体波动。 有剪刀支撑，支撑达到临界负荷时，上下纵剪切支撑的交点(或剪刀支撑与水平杆的交点多)以水平面为界，上部波大幅弯曲(图8 )，下部的变形比上部的变形小。 波长与刀架的设置、水平约束间距有关，双立柱稳定性计算、满堂支座的压曲形式，一般来说，整体压曲是满堂支座的主要破坏形式。 在局部屈曲破坏的情况下，在步进之间发生小波鼓，波长接近步进，变形方向可能与整个支架的变形一致或不一致。 满堂支撑台以等步距、立柱间隔设置，在平均布荷载的作用下，立柱局部稳定的临界荷载高于整体稳定的临界荷载，满堂支撑台的破坏形式整体屈曲。 满堂支撑台以不等级、立柱横距设置时或立柱负荷不均匀时，两种形式的压曲破坏都可能。 因为整体的压曲是满堂满足支撑台的主要破坏形式，本条件规定了用式(5.2.6-1)、(5.2.6-2)计算整体的稳定。 为了防止局部立柱段的压曲，除了阶距的限制，还规定了计算可能发生的弱立柱段的稳定性。 通过双立柱稳定性计算、满堂支撑台失稳形式、满堂支撑台整体稳定实验和理论分析，利用实验确定的节点刚度(半刚性)，进行建立满堂拉链式钢管支撑台有限元计算模型的大量有限元分析计算，在不同情况下得到临界载荷，并结合工程实际， 给出施工常用的满载支架结构临界荷载，根据临界荷载确定：考虑满载支架整体稳定因素的单轴计算长度系数1，2。考虑到试验支架的设置在施工现场的条件下，可能发生的最不利情况，规格给出的1、2的值综合反映了影响整个满堂支架压曲的各种因素。 2立柱稳定性计算、稳定性计算长度系数u的说明、3地基承载力计算、立柱基底面的平均压力应满足PK=fg式中： Pk立柱基底面的平均压力基准值(kPa )的Nk的上部构造传递到立柱基底面的轴向力基准值(kN )的A基底面积(m2) fg地基承载力特征值(kPa )，地基承载力特征值满足以下规定： 1为天然地基，根据地质调查报告选定填土地基，由地质调查报告中提出填土地基承载力特征值应乘以折扣系数0.4的双载荷试验或工程经验确定。三满堂支撑架结构要求、一满堂拉链式支撑架结构要求、二满堂餐具式支撑架结构要求、满堂支撑架的立棒步进距离和立棒间距不得超过附录c表C-2表C-5中规定的上限值，立棒从最上层的水平棒中心线到支撑点的长度a不得超过0.5m . 满堂支撑台的设置高度不得超过30m。 1、全拉链式支架的结构要求、立棒布的距离、间隔及全支架的设置高度，全支架上部可调节的支撑螺杆的外径必须在36mm以下，直径和间距必须符合梯型螺纹规定的支撑板的厚度必须在36mm以下， 螺钉与支撑板焊接，焊接高度必须在6以下，螺钉与螺母的螺合长度必须在5个按钮以上，螺母的厚度必须在30mm以下。 可调支架的抗压承载力设计值应在40kN以下。 堂堂支撑台的可调底座，可调支撑螺钉的伸长不得超过300mm。 插入立棒的长度不得超过150mm。 可调拖把、可调床的结构要求、一个拉链式支撑框架的结构要求、立柱布的距离、间隔、一个拉链式支撑框架的结构要求、立柱布的距离、间隔、一个拉链式支撑框架的结构要求、一个立柱连接接头必须用对接拉链连接。 两水平杆的长度不应小于三跨度。 构件的接头配置规定与单、双排脚手架相同。 3剪刀支撑用旋转拉链固定在相交的水平杆或立杆上，从旋转拉链的中心线到主节点的距离不得超过150mm。 垂直剪刀支撑斜杆与地面的倾斜角为4560，水平剪刀支撑与支撑纵(或横)水平杆的角度为4560，剪刀支撑的固定和延长规定与单、双排脚手架相同。立棒、水平棒的构造要求、一次夹具式支架的构造要求、设置剪刀支撑的要求、1普通型：1)在框体的外侧周边和内部纵、横每5m8m，从底到顶设置连续的垂直剪刀支撑，剪刀支撑宽度为5m8m2)在垂直剪刀支撑顶部的交点平面设置连续的水平剪刀支撑。 在支撑高度超过8m、施工总负荷超过15kN/或集中线负荷超过20kN/m的支撑台的情况下，在地面清扫棒的设置层上设置水平刀具。 水平剪刀到框架底面的距离和水平剪刀的间隔不得超过8m。 1全拉链式支撑框架的结构要求，设置剪刀支撑的要求，2加强型：1)立棒的纵、横间隔为0.90.9m1.2m1.2m时，框架外侧的周边和内部的纵、横每4个跨距(5m以下)，从底到顶设置连续的纵剪切支撑，剪刀支撑宽度为4个跨距2 )立棒的纵、横间隔为0.6 m0.9 m0.9m (包括0.6 m0.6 m、0.9m0.9m )时