衬砌 脚手架 受力分析计算书

1、木坡引水隧洞土建工程（合同编号: MP2010/C）调压井顶部混凝土衬砌施工脚手架受力计算书批准：审核：编写：中国水利水电第九工程局有限公司木坡水电站项目部二一一年九月一日目 录1 工程概况 . 12 调压井顶部钢管脚手架受力分析 . 12.1 钢拱架受力分析 . 12.1.1 荷载取值 . 12.1.2 荷载分项系数 . 32.1.3 荷载计算 . 32.1.4 受力分析 . 42.2 脚手架受力分析 . 52.2.1 荷载取值 . 52.2.2 总荷载计算 . 52.2.3 立杆长细比计算 . 52.2.4 立杆稳定性计算 . 6i1 工程概况调压井顶部顶拱混凝土浇筑施工采用的模板支撑方案

2、为：在顶拱部位采用I12.6工字钢制作成钢拱架直接支撑模板，钢拱架间距0.5m，调压井顶部顶拱跨度为14.0m。钢拱架下部采用48mm的钢管脚手架支撑钢拱架，钢管脚手架立杆横距0.5m，立杆纵距0.75m，步距0.75m；为确保该支撑系统安全可靠，我部对其进行了受力分析计算，证明该支撑系统满足施工安全要求，其受力分析过程如下。2 调压井顶部钢管脚手架受力分析根据调压井顶部混凝土浇筑分仓情况，由于每仓边墙混凝土仅有2.2m和4.04m高，而顶拱混凝土每仓高度为5.24m，顶拱混凝土起拱位置的模板受水平压力最大，而顶拱中心点位置的模板受竖直压力最大，故取顶拱部位起拱点和顶拱中心点作为最不利位置进行

3、受力分析。2.1 钢拱架受力分析2.1.1 荷载取值（1）竖向荷载竖向荷载最大值出现在顶拱中心点位置。 混凝土侧压力计算混凝土最大侧压力按下列二式计算，并取两个计算结果中的较小值：p=0.22ct012v1/2；p=cH；式中：p新浇筑混凝土对模板的最大侧压力，kN/m2；c混凝土的表观密度，根据本工程实际情况，钢筋混凝土取25kN/m3；t0新浇筑混凝土的初凝时间，h，可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用计算（T为混凝土的浇筑温度）。根据混凝土配合比试验，此处取t0=5h。 t0=200（/T+15）v混凝土的浇筑上升速度，此处取0.8m/h；H混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高

4、度，此处取1.2m；1外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2， 1本工程取1.0；2混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于3cm时，取0.85；当坍落度为39cm时，取1.0；当坍落度大于9cm时，取1.15，本工程取1.15。薄壁混凝土侧压力的计算分布图形如下图所示，图中有效压头高度h=p/c，单位m， hH则有：p=0.22ct012v1/2=0.222551.01.150.81/2=28.29kN/m2；p=cH=25×1.2=30kN/m2最终取混凝土侧压力 p竖直 =28.29kN/m2； 模板自重：0.75kN/m2； 施工人员和设备荷

5、载标准值：1.5kN/m2；振捣产生的荷载（水平模板）：2kN/m2；泵送混凝土倾倒产生荷载：4kN/m2；注：以上数据查水利水电工程模板施工规范和施工组织设计。（2）水平荷载水平荷载最大值出现在顶拱起拱点位置。 混凝土侧压力计算混凝土最大侧压力按下列二式计算，并取两个计算结果中的较小值：p=0.22ct012v1/2=0.222551.01.150.61/2=24.5kN/m2；p=cH=25×5.24=131.0kN/；此处H取5.24m，起拱处混凝土浇筑上升速度v取0.6m/h。最终取混凝土侧压力p水平=24.5kN/m2；由于模板自重、施工人员和设备荷载均为竖直方向，计算水平

6、方向荷载时不予考虑， 振捣产生的荷载（竖直模板）：4kN/m2； 泵送混凝土倾倒产生荷载：4kN/m2；注：以上数据查水利水电工程模板施工规范和施工组织设计。22.1.2 荷载分项系数荷载分项系数见下表 （查水利水电工程模板施工规范）：调压井顶部顶拱处支撑钢拱架间距75cm，钢拱架圆弧形拱用竖直杆和斜杆支撑，支撑杆间距为50cm，起拱处用横向水平杆支撑，详见调压井顶部混凝土施工示意图。由于钢拱架圆弧直径8.08m，在50cm间距间的弧线近似为直线，且圆弧形杆件受径向力情况好于直杆，考虑一定安全性和简化计算，对于钢拱架圆弧形拱按水平直杆（顶拱中心点）和竖直直杆（顶拱起拱点）考虑进行受力分析。（1

7、）竖直荷载混凝土自重荷载：q1 =p竖直a=28.29×0.5=14.15kN/m；（顶拱中心点按水平直杆考虑）；钢模板自重荷载：q2=0.750.5=0.38kN/m；I12.6工字钢自重荷载：q3 =14.2×9.8×0.5/1000=0.07kN/m；活动荷载按集中荷载考虑，P（1.5+4+2）0.50.75=2.81kN，作用于顶拱横截面的1=竖向对称轴上。则均布荷载设计值为：q=1.2（q1q2q3）=1.2×（14.15+0.38+0.07）=17.52kN/m 集中荷载设计值为：P=1.4P1=1.42.81=3.93kN。（2）水平荷载混

8、凝土水平荷载按均布荷载考虑：q1 =p按竖直杆考虑）；活动荷载按集中荷载考虑，P'（4+4）0.50.75=3kN，作用于顶拱横截面的竖向对1=称轴上。则均布荷载设计值为：q1=1.2q1=14.70 kN/m；集中荷载设计值为：P'=1.4P'1=1.43=4.2kN。''水平a=24.5×0.5=12.25kN/m；（顶拱起拱处32.1.4 受力分析调压井顶部顶拱混凝土支撑钢拱架制作采用I12.6工字钢钢管，其截面积为：A=1810mm2；回转半径：i=5.19mm；截面模量：W=7746mm3。（1）竖直方向顶拱中心点钢拱架的受力计算简图

9、如下：P=3.93kN17.52kN/mAB根据计算简图，计算得水平杆在中心处的弯矩值为：M max=q2/8+P/4=17.52×0.52/8+3.39×0.5/4=0.97kNm；2max=M max /W=0.97×106/7746=125.2N/mmf=205N/mm2；其中：工字钢抗弯强度；fQ235钢抗拉、抗压、抗弯强度设计值，205N/mm2。则蝶阀室顶拱中心点钢拱架满足强度要求。（2）水平方向水平杆的受力计算简图如下：q=BP=4.2kNA根据计算简图，计算得水平杆在中心处的弯矩值为：M max=q2/8+P/4=14.70×0.52/8

10、+4.2×0.5/4=0.98kNm；max=M max /W=0.98×106/7746=126.5N/mm2f=205N/mm2；4则调压井顶拱起拱点钢拱架满足强度要求。（3）横向水平杆调压井顶部起拱点支撑钢拱架横向水平杆受两端传来的轴向压力，其所受压力为： 混凝土水平压力：P''0=p水平ab=24.5×0.5×0.75=9.19kN；活动荷载按集中荷载考虑，P''（4+4）0.50.75=3kN； 1=则集中荷载设计值为：P=1.2P''0+1.4P1=1.2×9.19+1.4×

11、3.0=15.23kN；max=P/A=15.23×103÷1810=8.41N/mm2f=205N/mm2；则调压井顶拱钢拱架横向水平杆满足强度要求。 ''2.2 脚手架受力分析由于钢拱架下部支撑钢管脚手架立杆横距0.5m，纵距0.75m，步距0.75m，调压井顶部顶拱混凝土施工荷载全部由钢拱架传向下部脚手架的立杆，脚手架横向水平杆和纵向水平杆仅承担连接稳定作用，故仅需对脚手架立杆进行受力分析。2.2.1 荷载取值 模板自重0.75kN/m2，背管及扣件、管箍按1.8 kN/m2考虑，计算得每榀钢拱架重2.5 kN，换算后为0.42kN/ m2； 新浇钢筋

12、混凝土自重：p=cH=251.2=30kN/m2； 施工脚手板自重标准值：0.35kN/m2； 施工人员和设备荷载标准值：计算支架及其它结构构件时取1kN/m2； 振捣砼时产生的荷载标准值：将蝶阀室顶拱混凝土作为整体考虑，取2kN/m2； 入仓对模板的冲击荷载：入仓对模板的冲击荷载采用4kN/m2。注：以上数据查水利水电工程模板施工规范和施工组织设计。2.2.2 总荷载计算静荷载：G1=1.2(0.75+1.8+0.42+30+3.5)=43.76kN/m2；动荷载：G2=1.4(1+2+4)=9.8kN/m2；总荷载：G=G1+G2=43.76+9.8=53.56kN/m2。2.2.3 立杆

13、长细比计算蝶阀室顶拱混凝土支撑脚手架采用48钢管（壁厚3.5mm），其截面积为：A=489mm2；回转半径：i=15.8mm；5脚手架的立杆横距为0.5m，步距为0.75m，则立杆长细比为：=0 /i=kh/i=1.155×1.5×750/15.8=82.3=210；式中：长细比；受压、受拉构件的容许长细，此处取210；l0立杆计算长度，m，l0=kh；k计算长度附加系数，此处取值1.155；考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，此处取1.5；h脚手架步距，mm。由于立杆长细比大于受压、受拉构件的容许长细，故立杆长细比满足要求。2.2.4 立杆稳定性计算 立杆的稳定性计算公式为：=其中： Nf；