满堂支架方案计算书

1、目录1 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- 3 -3 主要材料参数及截面特性- 3 -4 荷载计算- 4 -5 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- 12 -6.1 立杆计算- 12 - 立杆力学特性计算- 12 - 立杆实际承受的最大轴力- 13 - 立杆强度计算- 13 - 整体稳定性验算- 13 - 立杆局部稳定性- 15 -6.2 顶托和底座强度验算- 15 -

2、6.3 地基承载力计算- 15 -1 工程概况1.1 工程概述1.2 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 支座处横截面图图2 跨中横截面图2 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（JGJ

3、166-2008）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=

4、12.7cm2；5. 对于14b槽钢，Wx=87.1cm3，Ix=609cm4，A=21.3cm2。4 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） （4-2）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；5090

5、mm时，取1.0；110150mm 时，取1.15。 由于混凝土初凝时间一般为68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）（kPa）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1035。按照路桥施工计算手册表8-2采用内部振捣器振捣，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。 （4-3）当v/T0.035时： h=0.22+24.9v/T （4-4）当v/T>

6、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k1，加入缓凝外加剂时，k1.2；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1035、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/T1/100.1，由于V/T0.1>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。h1.53+3.8×1/101.91（m）P

7、m1.2×26×1.9159.6（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）。模板所受侧压力设计值P1P1=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P2P2=1.2×3.7×26=115.4（kPa）5 模板计算5.1 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、8=0.01×P1×L2/8=0.01×77.1×0.252/8=0.0060234（KN.m）wb×h2/610×62/660（mm3）M/w=0.0060234×106/60=100.4（MPa）<=215（MPa）,侧模面板抗弯强度满足要求。2.41MPa<=125MPa,面板抗剪强度满足要求。I= b×h3/1210×63/12=180（mm4）f=1.04mm<f=1.5mm，其中f1.5mm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

9、用的要求。5.2 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=0.0090156（KN.m）wb×h2/610×82/6106.7（mm3）M/w=0.0090156×106/106.7=84.5（MPa）<=215（MPa）,底模面板抗弯强度满足要求。2.70MPa<=125MPa,底模面板抗剪强度满足要求。I= b×h3/1210×83/12=426.

10、7（mm4）f=0.66mm<f=1.5mm，其中f1.5mm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）w39.7（cm3）=39.7×103（mm3）M/w=7.87143×106/39.7/1000=198.3（MPa）<=215（MPa）,侧模横肋

11、抗弯强度满足要求。42.73MPa<=125MPa,侧模横肋抗剪强度满足要求。Ix= 198（cm4）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）w39.7（cm3）=39.7×103（mm3）M/w=1.5579×106/39.7/1000=39.2（MPa）<

12、=215（MPa）,底模横肋抗弯强度满足要求。23.26MPa<=125MPa,底模横肋抗剪强度满足要求。Ix= 198（cm4）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）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0.06

13、8mm）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0.068mm<1.5mm，侧模框架刚度满足使用要求。5.6 拉杆计算每根拉杆承受的最大荷载F=1m×0.8m×77.1KPa=61.68(KN)拉杆的容许承载力F= 0.011×0.011×3.14×215×103×0.85KN=81.69&#

14、215;0.85 =69.4(KN)>61.68KN，拉杆强度满足要求。6 支架计算6.1 立杆计算6.1.1 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：截面惯性矩: 根据钢结构设计规范表-1查Q235圆钢的抗压强度为215N/mm2。截面回转半径: 截面净面积: A 0 = 6.1.2 立杆实际承受的最大轴力N=0.3×0.6×115.4KN=20.7KN6.1.3 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

15、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MN×y20.7×0.0050.1035kN.m = =20.7×103/489.303+0.1035×106/5078=62.7MPa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 整体稳定性验算根据计算可知 N20.7kN，由公式3-3可知M0.1035kN.

16、m。由于支架的横杆与纵杆约束立杆，计算简图如下图所示。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NE2EA/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。 NE2×2.10×105×489.303×10-3/762=175.6KN由欧拉公式计算其应力，式中：欧拉应力（N/mm

17、2）为截面塑性发展系数1.15w为截面抗弯模量(mm3)m为等效弯矩系数1.0N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）)=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/t100×235/fy109.3 其中f

18、y215N/mm2为立杆设计强度。碗扣式脚手架立杆D/t=48/3.513.7<109.3，可见立杆杆件截面本身是满足这一规范要求。当然对于圆管其局部稳定受管壁初始变形影响较大，实际的局部临界应力较理论值低的多，理论临界局部屈服应力值如下所示。cr1.21E×t/D1.21×2.1×105×3.5/4818528N/mm2cr18528N/mm2远远大于前述整体稳定验算中76.4N/mm2。通过计算结果可见，只要在立杆搭设操作过程中对杆件外观变形进行检查，对于管壁内陷，杆件弯曲的碗扣杆件一律弃用, 则局部稳定是完全有保证的。6.2 顶托和底座强度验算底座和顶托均采用38mm（Q235）可调螺杆，其最小抗压能力：Nmin(D2/4)×fy×3