桥梁工程中满堂支撑架的设计计算及构造要求

桥梁梁工工程程中中满满堂堂支支撑撑架架的的设设计计计计算算及及构构造造要要求求一概概述述二满满堂堂支支撑撑架架设设计计步步骤骤三满满堂堂支支撑撑架架构构造造要要求求目录录一概概述述1脚手手架架分分类类2脚手手架架安安全全事事故故3适用用的的法法律律法法规规、、规规范范、、标标准准清清单单4脚手手架架基基本本构构造造5满堂堂支支撑撑架架由钢钢管管和和扣扣件件组组成成、、具具有有加加工工简简便便、、搬搬运运方方便便、、通通用用性性强强等等特特点点,已成成为为当当前前我我国国使用用量量最最大大、应应用用最最普普遍遍的的一一种种脚脚手手架架,占脚脚手手架架使使用用总总量量的的70%左右右。。1脚手手架架分分类类扣件件式式脚脚手手架架碗扣扣式式脚脚手手架架碗扣扣节节点点构构成成：：由由上上碗碗扣扣、、下下碗碗扣扣、、立立杆杆、、横横杆杆接接头头和和上上碗碗扣扣限限位位销销组组成成。。碗碗扣扣节节点点结结构构合合理理，，力力杆杆轴轴向向传传力力，，使使脚脚手手架架整整体体在在三三维维空空间间、、结构构强强度度高高、、整整体体稳稳定定性性好好、、并并具具有有可可靠靠的的自自锁锁性性能能。1脚手手架架分分类类碗扣扣式式脚脚手手架架门式式脚脚手手架架主主要要由由立立柜柜、、横横框框、、交交叉叉斜斜撑撑、、脚脚手手板板、、可可调调底底座座等等组组成成。。它它具具有有装装拆拆简简单单、、承承载载性性能能好好、、使使用用安安全全可可靠靠等等特特点点。。1脚手手架架分分类类门式式脚脚手手架架主要要由由架架体体结结构构、、提提升升设设备备、、附附着着支支撑撑结结构构和和防防倾倾、、防防坠坠装装置置等等组组成成。。它它用用少少量量不不落落地地的的附附墙墙脚脚手手架架,以墙墙体体为为支支承承点点,利用用提提升升设设备备沿沿建建筑筑物物的的外外墙墙面面上上下下移移动动。。这种种脚脚手手架架吸吸收收了了吊吊脚脚手手和和挂挂脚脚手手的的优优点点,不但但可可以以附墙墙升升降降,而且且可可以以节省省大大量量材材料料和和人人工工。1脚手手架架分分类类附着着式式升升降降脚脚手手架架资料料来来源源：：中中国国建建设设部部《全国国建建筑筑施施工工安安全全生生产产形形势势分分析析报报告告（（2011年度度））》2脚手手架架安全全事事故故安全全多多发发事事故故部部位位分分析析(2011)2010年1月，，昆昆明明机机场场高高速速高高架架桥桥模模板板整整体体坍坍塌塌，，造造成成3人受受伤伤。。该工工程程模模板板支支撑撑体体系系没没有有水水平平剪剪刀刀撑撑，，竖竖向向剪剪刀刀撑撑没没有有由由底底部部连连续续设设置置到到顶顶，，致致使使该该架架体体在在承承受受荷荷载载以以后后难难以以形形成成整整体体合合力力，，违违反反了了国国家家颁颁布布的的安安全全技技术术规规范范。。2脚手手架安全全事故2004年广州在在建高速速公路高高架桥支支架坍塌塌致9人死伤。。事故原因因：地基基沉降超超出规范范标准，，造成架架体失稳稳而酿成成惨剧的的发生。。2脚手手架安全全事故1《建筑施工工扣件式式钢管脚脚手架安安全技术术规范》JGJ130-20112《建筑施工工门式钢钢管脚手手架安全全技术规规范》JGJ128-20103《建筑施工工工具式式脚手架架安全技技术规范范》JGJ202-20104《建筑施工工碗扣式式钢管脚脚手架安安全技术术规范》JGJ166-20085《建筑施工工承插型型盘扣式式钢管支支架安全全技术规规程》JGJ231-20106《建筑施工工安全检检查标准准》JGJ59-20117《公路桥涵涵施工技技术规范范》JTG/TF50-20113适用的法法律法规规、规范范、标准准清单4脚手架基基本构造造纵距步距纵,横向扫地地杆立杆纵向水平平杆横向水平平杆剪刀撑横向斜撑撑抛撑脚手板连墙件满堂支撑撑架：在纵、、横方向向，由不少于三三排立杆杆并与水平平杆、水水平剪刀刀撑、竖竖向剪刀刀撑、扣扣件等构构成的承承力支架架。该架架体顶部部的钢结结构安装装等（同同类工程程）施工工荷载通过可调调托撑轴轴心传力力给立杆杆，顶部立立杆呈轴心受压压状态，简称满满堂支撑撑架。5满堂支撑撑架满堂脚手手架：在纵、、横方向向，由不不少于三三排立杆杆并与水水平杆、、水平剪剪刀撑、、竖向剪剪刀撑、、扣件等等构成的的脚手架架。该架架体顶部部作业层层施工荷荷载通过水平平杆传递递给立杆杆，顶部部立杆呈呈偏心受受压状态态，简称满满堂脚手手架。5满堂支撑撑架普通型满满堂支撑撑架加加强强型满堂堂支撑架架二满堂堂支撑架架设计步步骤1荷载取值值及其组组合2验算内容容1荷载取值值及其组组合永久荷载：1模板、支架的自重2新浇混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力。荷载可变荷载载：1）施工人人员和施施工材料料、机具具等行走走运输或或堆放的荷载载。2）振捣混混凝土时时产生的的振动荷荷载；3)新浇筑的的混凝土土对侧面面模板的的压力；；（4）倾倒大大方量混混凝土时时产生水水平方向向的冲击击荷载(5)其他可能能产生的的荷载，，如雪荷荷载、冬冬季保温温设施荷荷载等。。刚度验算算：分项项系数均均为1.0强度验算算：恒载载分项系系数1.2，活载分分项系数数1.4抗倾覆稳稳定验算算：恒载载分项系系数0.9，活载分分项系数数1.4；同时组组合施工工荷载和和风荷载载时,荷载组合合系数取取0.9。荷载分项项系数1荷载取值值及其组组合自重荷载载标准值值1荷载取值值及其组组合满堂支撑撑架立杆杆承受的的每米结构构自重标标准值，宜按《建筑施工工扣件式式钢管脚脚手架安安全技术术规范》JGJ130-2011附录A表A.0.3采用。自重荷载载标准值值2荷载取值值及其组组合满堂支撑撑架常用用构配件件与材料料、人员员自重标标准值，，宜按《建筑施工工扣件式式钢管脚脚手架安安全技术术规范》JGJ130-2011附录A表A.0.4采用。作用于脚脚手架及及模板支支撑架上上的水平平风荷载载标准值值，应按按下式计计算：Wk=0.7μz·μs·Wo式中：Wk——风荷载标标准值（（kN/m2）μz——风压高度度变化系系数，按按现行国国家标准准《建筑结构构荷载规规范》（GB50009-2001）规定采用用μs——风荷载体型型系数，按按现行国家家标准《建筑结构荷荷载规范》表4.2.6的规规定采用；；Wo——基本风压（（kN/m2），应按国国家标准《建筑结构荷荷载规范》GB50009-2001附表D.4的规定采用用，取重现现期n=10对应的风压压值。风荷载荷载载标准值2荷载取值及及其组合脚手架的风风荷载体型型系数2荷载取值及及其组合满堂支撑架架上荷载标标准值取值值应符合下下列规定：：1永久荷载与与可变荷载载（不含风风荷载）标标准值总和和不大于4.2kN/㎡时，施工均均布荷载标标准值应按按本规范表表4.2.2采用；2永久荷载与与可变荷载载（不含风风荷载）标标准值总和和大于4.2kN/㎡时，应符合合下列要求求：1）作业层上上的人员及及设备荷载载标准值取取1.0kN/m2；大型设备备、结构构构件等可变变荷载按实实际计算；；2）用于混凝凝土结构施施工时，作作业层上荷荷载标准值值的取值应应符合现行行行业标准准《建筑施工模模板安全技技术规范》JGJ162的规定。2荷载取值及及其组合支撑架上可可调托撑上上主梁、次次梁、支撑撑板等自重重应按实际计计算，对于下列列情况可按按表4.2.1-3采用：1）普通木质质主梁（含含Φ48.3×3.6双钢管）、、次梁，木木支撑板；；2）型钢次梁梁自重不超超过10号工字钢自自重，型钢钢主梁自重重不超过H100××100××6×8型钢自重，，支撑板自自重不超过过木脚手板板自重。荷载标准值值2荷载取值及及其组合荷载效应组组合设计脚手架架的承重构构件时，应应根据使用用过程中可可能出现的的荷载取其其最不利组组合进行计计算，荷载载效应组合合宜按表4.3.1采用2荷载取值及及其组合满堂支撑架架用于混凝凝土结构施施工时，荷荷载组合与与荷载设计计值应符合合表4.3.2的规定2荷载取值及及其组合3验算内容1模板强度和和刚度2立杆稳定性性计算；3立杆地基承承载力计算算；满堂支架的的一般截面面形式如图图1所示，现场场施工箱梁梁底模多采采用木模板板，模板刚刚度较小。。一般情况下下，底模下下设置纵向和横向向两层支承承方木，纵、横向向梁的上、、下位置根根据不同的的施工实际际情况决定定。根据受力特特点，应验验算模板和横、、纵梁强度度和刚度。。1模板强度和和刚度浇筑混凝土土荷载底模与底模连接接的纵（横横）梁横（纵）梁梁可调拖撑立杆1模板强度和和刚度当浇筑混凝凝土时，作作用在梁底支架上上的荷载分分布是不均均匀的，腹板位置置支架承受受的荷载较较大，翼缘缘位置支架架承受的荷荷载相对较较小，腹板板之间支架架承受的荷荷载介乎上上述两者之之间。便于分析起起见，模板板、支架的的设计计算算过程中假定混凝土土为理想流流体材料，，材料颗粒粒之间不存存在剪应力力，这个假定对对于一次浇浇筑完成的的箱梁是恰恰当的，因因为混凝土土尚未初凝凝，应力重重分布现象象不明显；；对于两次次浇筑的箱箱梁，先浇浇的混凝土土底板已经经初凝，具具备了一定定的应力重重分布能力力，上述假假定会有一一定偏差，，但总体来来说底板初初凝形成的的应力重分分布对于支支架受力是是有利的。。1模板强度和和刚度底模下部支支点为规则则排列的纵纵向或横向向梁，因此此底模内力力和挠度可可以按照均均布荷载作作用下3跨单位宽度度的连续单单向板计算算模式进行行，计算方方法如下。。底模强度验验算1模板强度和和刚度底模刚度验验算1模板强度和和刚度横、纵梁刚刚度验算一般情况下下，底模下下设置纵向向和横向两两层支承方方木，纵、、横向方木木的上、下下位置根据据不同的施施工实际情情况决定。。方便描述述起见，这这里规定与与底模直接接接触的方方木称为小楞，支承小横横杆的方木木称为大楞。小楞承受底底模传来的的均布荷载载，大楞承承受小楞传传来的集中中荷载，考虑到大大、小楞的的搭接和荷荷载的不利利布置，小楞按3跨连续梁进进行计算，，大楞按集集中荷载下下的两跨连连续梁计算算。1模板强度和刚刚度小楞强度计算算1模板强度和刚刚度小楞刚度计算算1模板强度和刚刚度大楞刚度计算算1模板强度和刚刚度大楞刚度计算算式中：N——计算立杆段的的轴向力设计计值（N）2立杆稳定性计计算计算立杆段的的轴向力设计计值（N）2立杆稳定性计计算由风荷载产生生的立杆段弯弯矩设计值Mw2立杆稳定性计计算当满堂支撑架架采用相同的步距、、立杆纵距、、立杆横距时，应计算底层和和顶层立杆段段；当架体的步距距、立杆纵距距、立杆横距距有变化时，，除计算底层层立杆段外，，还必须对出现现最大步距、、最大立杆纵纵距、立杆横横距等部位的的立杆段进行验算；当架体上有集集中荷载作用用时，尚应计计算集中荷载载作用范围内内受力最大的的立杆段；立杆稳定性计计算部位2立杆稳定性计计算立杆计算长度度2立杆稳定性计计算立杆计算长度度系数2立杆稳定性计计算立杆计算长度度系数2立杆稳定性计计算满堂支撑架的的立杆稳定性性计算公式，，虽然在表达达形式上是对对单根立杆的的稳定计算，，但实质上是是对满堂支撑撑架结构的整体稳定计算算。因为公式5.4.6-1、5.4.6-2中的μ1、μ2值是根据脚手手架的整体稳稳定试验结果果确定的。2立杆稳定性计计算满堂支撑架有有两种可能的的失稳形式：：整体失稳和局部失稳。整体失稳破坏坏时，满堂支支撑架呈现出出纵横立杆与与纵横水平杆杆组成的空间间框架，沿刚度较弱方方向大波鼓曲曲现象，无剪剪刀撑的支架架，支架达到到临界荷载时时，整架大波波鼓曲。有剪刀撑的支支架，支架达到临界界荷载时，以以上下竖向剪剪刀撑交点（（或剪刀撑与与水平杆有较较多交点）水水平面为分界面，上部大波鼓曲曲（图8），下部变形形小于上部变变形。所以波长均与与剪刀撑设置置、水平约束束间距有关；；2立杆稳定性计计算满堂支撑架的的失稳形式一般情况下，，整体失稳是满堂支撑架架的主要破坏形式式。局部失稳破坏坏时，立杆在步距之之间发生小波波鼓曲，波长与步距相相近，变形方方向与支架整整体变形可能能一致，也可可能不一致。。当满堂支撑架架以相等步距、立立杆间距搭设，在均布布荷载作用下下，立杆局部部稳定的临界界荷载高于整整体稳定的临临界荷载，满满堂支撑架破破坏形式为整体失稳。当满堂支撑撑架以不等步距、立立杆横距搭设设，或立杆负荷不均均匀时，两种形式的失失稳破坏均有可能。由于整体失稳稳是满堂脚支支撑架的主要要破坏形式，，故本条规定定了对整体稳稳定按公式(5.2.6-1)、(5.2.6-2)计算。为了防止局部立杆杆段失稳，除除对步距限制制外，尚规定对可可能出现的薄弱的立杆段段进行稳定性性计算。2立杆稳定性计计算满堂支撑架的的失稳形式通过对满堂支支撑架整体稳稳定实验与理理论分析，采用实验确定定的节点刚性性（半刚性）），建立了满堂扣扣件式钢管支支撑架的有限限元计算模型型；进行大量量有限元分析析计算，得出出各类不同工工况情况下临临界荷载，结结合工程实际际，给出工程程常用搭设满满堂支撑架结结构的临界荷荷载，进而根根据临界荷载载确定：考虑虑满堂支撑架架整体稳定因因素的单杆计计算长度系数数μ1、μ2。试验支架搭搭设是按施工工现场条件搭搭设，并考虑虑可能出现的的最不利情况况，规范给出的μ1、μ2值，能综合反反应了影响满满堂支撑架整整体失稳的各各种因素。2立杆稳定性计计算稳定性计算长长度系数u的说明3地基承载力计计算立杆基础底面面的平均压力力应满足下式式的要求：Pk=≤fg式中：Pk——立杆基础底面面处的平均压压力标准值（（kPa）；Nk——上部结构传至至立杆基础顶顶面的轴向力力标准值（kN）；A——基础底面面积积（m2）；fg——地基承载力特特征值（kPa），地基承载力特特征值满足以以下规定：1当为天然地基基时，应按地地质勘察报告告选用；当为为回填土地基基时，应对地地质勘察报告告提供的回填填土地基承载载力特征值乘乘以折减系数数0.4；2由载荷试验或或工程经验确确定。三满堂支撑架构构造要求1满堂扣件式支支撑架构造要要求2满堂碗扣式支支撑架构造要要求满堂支撑架立立杆步距与立立杆间距不宜宜超过附录C表C-2～表C-5规定的上限值值，立杆伸伸出顶层水平平杆中心线至至支撑点的长长度a不应超过0.5m。满堂支撑架架搭设高度不宜超过30m。1满堂扣件件式支撑架构构造要求立杆布距、间间距及满堂支支撑架搭设高高度满堂支撑架顶顶部可调托撑撑的螺杆外径径不得小于36mm，直径与螺距距应符合《梯型螺纹》的规定；支托托板厚不应小小于5㎜，螺杆与支托托板应焊牢，，焊缝高度不不得小于6㎜；螺杆与螺母母旋合长度不不得少于5扣，螺母厚度不不得小于30mm。可调托撑的的抗压承载力设设计值不应小于40kN。满堂支撑架架的可调底座座、可调托撑撑螺杆伸出长长度不宜超过过300mm，插入立杆内内的长度不得得小于150mm。可调拖撑、可可调底座的构构造要求1满堂扣件件式支撑架构构造要求立杆布距、间间距1满堂扣件件式支撑架构构造要求立杆布距、间间距1满堂扣件件式支撑架构构造要求1立杆接长接头头必须采用对接扣件连接接。2水平杆长度不宜小于3跨。杆件的接头头布置规定和和单、双排脚脚手架相同。。3剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相相交的水平杆杆或立杆上，，旋转扣件中中心线至主节节点的距离不宜大于150mm。竖向剪刀撑撑斜杆与地面面的倾角应为为45º～60º，水平剪刀撑撑与支架纵（（或横）向水水平杆的夹角角应为45º～60º，剪刀撑的固固定与接长的的规定和单、、双排脚手架架相同。立杆、水平杆杆的构造要求求1满堂扣件件式支撑架构构造要求设置剪刀撑的的要求1普通型：1）在架体外侧侧周边及内部部纵、横向每5m～8m，应由底至顶顶设置连续竖竖向剪刀撑，，剪刀撑宽度度应为5m～8m2）在竖向剪刀刀撑顶部交点点平面应设置置连续水平剪刀刀撑。当支撑高度度超过8m，或施工总荷荷载大于15kN/㎡㎡，或集中线荷荷载大于20kN/m的支撑架，扫地杆的设置置层应设置水水平剪刀撑。。水平剪刀撑撑至架体底平平面距离与水水平剪刀撑间间距不宜超过过8m。1满堂扣件件式支撑架构构造要求设置剪刀撑的的要求2加强型：1）当立杆纵、、横间距为0.9×0.9m～1.2m×1.2m时，在架体外外侧周边及内内部纵、横向向每4跨（且不大于于5m），应由底至至顶设置连续续竖向剪刀撑撑，剪刀撑宽宽度应为4跨。2）当立杆纵、、横间距为0.6m××0.6m～0.9m××0.9m（含0.6m×0.6m，0.9m×0.9m）时，在架架体外侧周边边及内部纵、、横向每5跨（且不小于于3m），应由底至至顶设置连续续竖向剪刀撑撑，剪刀撑宽宽度应为5跨。1满堂扣件件式支撑架构构造要求设置剪刀撑的的要求2加强型：3）当立杆杆纵、横横间距为为0.4m×0.4m～0.6m×0.6m（含0.4m×0.4m）时，，在架体体外侧周周边及内内部纵、、横向每3m～3.2m应由底底至顶顶设置置连续续竖向向剪刀刀撑，，剪刀刀撑宽宽度应应为3m～3.2m。4）在竖竖向剪剪刀撑撑顶部部交点点平面面应设设置水水平剪剪刀撑撑，水水平剪剪刀撑撑至架架体底底平面面距离离与水水平剪剪刀撑撑间距距不宜超超过6m，剪刀刀撑宽宽度应应为3m～5m1满满堂扣扣件式式支撑撑架构构造要要求连墙件件连接接要求求当满堂堂支撑撑架小于4跨时，宜宜设置置连墙墙件将将架体体与建建筑结结构刚性连连接。当架架体未设置置连墙墙件与与建筑筑结构构刚性性连接接，立立杆计计算长长度系系数μ按本规规范附附录C表C-2～表C-5采用时时，应应符合合下列列规定定：1支撑架架高度度不应超超过一一个建建筑楼楼层高高度，且不应超超过5.2m；2架体上上永久久荷载载与可可变荷荷载（（不含含风荷荷载））总和标标准值值不应应大于于7.5kN/m2；3架体上上永久久荷载载与可可变荷荷载（（不含含风荷荷载））总和和的均布线线荷载载标准准值不不应大大于7kN/m。1满满堂扣扣件式式支撑撑架构构造要要求满堂支支撑架架高宽宽比=计算架架高÷计算架架宽，，计算算架高高：立立杆垫垫板下下皮至至顶部部可调调托撑撑支托托板下下皮垂垂直距距离。。计算算架宽宽：满满堂支支撑架架横向向两侧侧立杆杆轴线线水平平距离离。当满堂堂支撑撑架高高宽比比大于于2或2.5，满堂堂支撑撑架应应在支架的的四周周和中部与结构柱柱进行刚性连连接，连墙墙件水水平间间距应应为6m～9m,竖向间间距应应为2m～3m。在无无结构构柱部部位应应采取取预埋钢钢管等措施施与建建筑结结构进进行刚刚性连连接，，在有有空间间部位位，满满堂支支撑架架宜超超出顶顶部加加载区区投影影范围围向外外延伸伸布置置2～3跨。支撑撑架高宽比比不应应大于于3。高宽比比大于于2或2.5时的构构造要要求1满满堂扣扣件式式支撑撑架构构造要要求基本构构造要要求2满堂碗扣式式式支撑撑架构构造要要求脚手架架立杆杆碗扣扣节点点应按按0.6m模数设设置。。立杆上上应设设有接长用用套管管及连连接销销孔。碗扣架架用钢钢管规规格为为Φ48×3.5mm，钢管管壁厚不得得小于于3.5-0.025mm。构、配配件种种类、、规格格及用用途见见《建筑施施工碗碗扣式式钢管管脚手手架安安全技技术规规范》JGJ166-2008表3.4基本构构造要要求2满堂碗扣式式式支撑撑架构构造要要求采用钢钢板热热冲压压整体体成形形的下下碗扣扣，钢钢板应应符合合