满堂支架计算

1、满堂支架计算摘要：满堂支架是现浇梁板比较常见的支撑体系，对现浇梁板的施工安全及质量起着至关重要的作用，本文结合毕都高速法窝枢纽互通C匝道桥现浇箱梁的施工，介绍了满堂支架的设计及验算方法。 中国论文网 /2/view-.htm关键词：箱梁支架设计验算 中图分类号： S611文献标识码： A 一、工程概况 杭瑞高速毕节至都格（黔滇界）公路法窝枢纽互通C匝道跨线桥上部构造为预应力混凝土等高截面现浇连续箱梁（两箱单室），桥长254.46m，箱梁顶面宽8.5m，底面宽4.5，箱梁梁高为1.4m；第一联（3*20）、第二联（3*20）、第三联（3*20）、第四联（14.

2、2+2*20+14.2）；中支点横隔梁厚180，边支点横隔梁厚130，每跨跨中设置横隔梁一道，横隔梁厚50，腹板厚50-70。采用满堂支架进行施工， 二、现浇箱梁满堂支架布置设计 采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设1515cm方木；纵向方木上设1010cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。模板宜用厚15mm的优质竹胶合板。 采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为60cm60cm120cm和60cm90cm120

3、cm支架结构体系，其中，在墩顶两侧各8米范围内的支架采用60cm60cm120cm的布置形式，其余部分采用60cm90cm120cm的布置形式，但在跨中横隔梁板下1米范围内60cm60cm120cm的布置形式；另外考虑到桥梁处于弯道及斜坡上支架受力的不均匀性，适当加密曲线内侧及低坡处支撑杆件数量。支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每5米设一道，纵桥向斜撑沿横桥向每7.2米设一道。 三、现浇箱梁支架验算 由于C匝道桥第二联为高墩施工，平均墩高25米，因此以C匝道桥第二联箱梁为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。 （一）、荷载计算 1、荷载分析 根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉

4、及到以下荷载形式： q1 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。 q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q21.0kPa。 q3 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。 q4 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。 q5 新浇混凝土对侧模的压力。 q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。 q7 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示： 满堂钢管支架自重 立杆横桥向间距立杆纵桥向

5、间距横杆步距 支架自重q7的计算值(kPa) 60cm60cm120cm 2.94 60cm90cm120cm 2.21 3、荷载计算 箱梁自重q1计算 由于C匝道桥第二联箱梁为高墩，因此我们选取C匝道桥第二联为验算对象，且取AA截面、BB截面（中支点横隔板）CC截面（边支点横隔板）三个代表截面进行箱梁自重计算，并对三个代表截面下的支架体系进行检算。 A-A截面q1计算 根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=4.695m2则： q1 = 取1.2的安全系数，则q5kPa B-B截面（中支点横隔板梁）处q1计算 根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=7.6m

6、2则： q1 = 取1.2的安全系数，则q143.911.252.69kPa C-C截面（边支点横隔板梁）处q1计算 根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=8.688m2则： q1 = 取1.2的安全系数，则q142.621.251.15kPa 新浇混凝土对侧模的压力q5计算 因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=25控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力 砼的初凝时间为to=200/（T+15)=200/(25+15)=5 根据F=0.22cto12V=0.22*25*5*1.2*1.15*1.2=41.572KN/ 其中c为

7、砼的重力密度，取25KN/m3， 1为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； 2为混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；5090mm时，取1.0；110150mm时，取1.15； V为混凝土地的浇筑速度，取1.2m/h。 另根据 F=c H =25*1.4=33.6KN/ 其中H混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度，m 选取两值中的最小值作为新浇砼对侧模的压力，即q5=33.6KN/ （二）、结构检算 1、扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算 本工程现浇箱梁支架按483.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算。 （1）B-B截面

8、（中支点横隔板梁）处 在墩顶两侧各8米范围内及横隔板下1米范围内的支架采用60cm60cm120cm的布置形式。 立杆强度验算 根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N=33.1kN（查路桥施工计算手册中表135）。 立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时） NG1K支架结构自重标准值产生的轴向力； NG2K构配件自重标准值产生的轴向力 NQK施工荷载标准值； 于是，有：NG1K=0.60.6q1=0.60.652.69=18.97KN NG2K=0.60.6q2==0.36KN NQ

9、K=0.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+2.94)=2.139KN 则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK=1.2（18.97+0.36）+0.851.42.139=25.74KNN33.1kN，强度满足要求。 立杆稳定性验算 根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/A+MW/Wf N钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时）； f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm2（查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表5.1.6得）。 A48mm3.5钢管的截面积A489

10、mm2。 轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比查表即可求得。 i截面的回转半径，查路桥施工计算手册表13-4得i15.78。 长细比L/i。 L水平步距，L1.2m。 于是，L/i76，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.744。 MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距； MW=0.851.4WKLah2/10 WK=0.7uzusw0 uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38 us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表6.3.1第36项得：us=1.2 w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.8KN/m2 故：WK=0.7uzu

11、sw0=0.71.381.20.8=0.927KN La立杆纵距0.6m； h立杆步距1.2m， 故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.0953KN W 截面模量查表建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表B得： W=5.08103mm3 则，N/A+MW/W25.74103/（0.744489）+0.0953106/（5.08103）89.51 KN/mm2f205KN/mm2 计算结果说明支架是安全稳定的。 A-A截面处 在跨中4-16米范围内的支架采用60cm90cm120cm的布置形式。 立杆强度验算 根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为

12、N=33.1kN（查路桥施工计算手册中表135）。 立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时） NG1K支架结构自重标准值产生的轴向力； NG2K构配件自重标准值产生的轴向力 NQK施工荷载标准值； 于是，有：NG1K=0.60.9q1=0.60.932.55=17.58KN NG2K=0.60.9q2==0.54KN NQK=0.60.9(q3+q4+q7)=0.54(1.0+2.0+2.21)=2.813KN 则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK=1.2（17.58+0.54）+0.851.42.81

13、3=25.09KNN33.1kN，强度满足要求。 立杆稳定性验算 根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/A+MW/Wf N钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时）； f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm2（查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表5.1.6得）。 A48mm3.5钢管的截面积A489mm2。 轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比查表即可求得。 i截面的回转半径，查路桥施工计算手册表13-4得i15.78。 长细比L/i。 L水平步距，L1.2m。 于是，L/i76，参照建筑施工扣件式钢管

14、脚手架安全技术规范查附录C得0.744。 MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距； MW=0.851.4WKLah2/10 WK=0.7uzusw0 uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38 us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表6.3.1第36项得：us=1.2 w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.8KN/m2 故：WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KN La立杆纵距0.9m； h立杆步距1.2m， 故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.143KN W 截面模量查表建筑施工扣件式脚手架安全技术规范

15、附表B得： W=5.08103mm3 则，N/A+MW/W25.09103/（0.744489）+0.143106/（5.08103）97.11 KN/mm2f205KN/mm2 计算结果说明支架是安全稳定的。 2、满堂支架整体抗倾覆验算 依据公路桥涵技术施工技术规范实施手册第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。 K0=稳定力矩/倾覆力矩=yNi/Mw 采用第二联60m验算支架抗倾覆能力： 跨中支架宽10.5m，长60m采用6090120cm跨中支架来验算全桥： 支架横向18排； 支架纵向67排； 支架平均高度按15m（根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范

16、，满堂脚手架步距为1.2，支架高宽比不大于2）； 顶托TC60共需要1867=1206个； 立杆需要186715=18090m; 纵向横杆需要1815/1.260=13500m； 横向横杆需要6715/1.210.5=8794m； 故：钢管总重（18090+13500+8794）3.841=155.115t; 顶托TC60总重为：12067.2=8.68t； 故q=（155.115+8.68）9.8=1605.19KN； 稳定力矩= yNi=10.5/21605.19=8427.25KN.m 依据以上对风荷载计算WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KN/ m2 跨中

17、60m共受力为：q=0.9271560=834.3KN； 倾覆力矩=q15/2=834.310=6257.25KN.m K0=稳定力矩/倾覆力矩=8427.25/6257.25=1.351.3 计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求（本方案中满堂支架的高度不能超过15米）。 3、箱梁底模下横桥向方木验算 本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用1010cm方木，木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算w=11MPa，=1.7MPa,E=9000MPa。 （1）中支点横隔板两侧截面（按BB截面受力）处 按桥跨顶纵向截面处3米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度L60cm进行验算。 方木间距计算

18、q(q1+ q2+ q3+ q4)B(52.69+1.0+2.5+2)3=174.57kN/m M(1/8) qL2=(1/8)128.550.627.9kNm W=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.m3 则： n= M/( Ww)=7.9/(0.110000.9)=4.8(取整数n5根) dB/(n-1)=3/4=0.75m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。 经计算，方木间距小于0.75m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.25m，则n3/0.2512。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4

19、则方木最大挠度： fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(174.570.64)/(1291068.3310-60.9)=3.6310-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算 = MPa=1.7MPa 符合要求。 （2）按AA截面处 按桥跨顶纵向截面处12米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度L90cm进行验算。 方木间距计算 q(q1+ q2+ q3+ q4)B(32.55+1.0+2.5+2)12=456.6kN/m M(1/8) qL2=(1/8)456.60.9246.23kNm W=(bh2)/6=(0.10.12)/

20、6=0.m3 则： n= M/( Ww)=46.23/(0.110000.9)=27.9(取整数n28根) dB/(n-1)=12/27=0.44m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。 经计算，方木间距小于0.44m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.3m，则n12/0.340。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4 则方木最大挠度： fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(456.60.94)/(4091068.3310-60.9)=1.4410-3ml/400=0.9/400=2.

21、2510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算 = MPa=1.7MPa 符合要求。 4、扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算 本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用1515cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L90cm（横向间隔l60cm布置）进行验算，在墩顶横梁部位按L60cm（横向间隔l60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在中支点桥墩两侧均按25（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm布设，木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算。 中支点横隔板两侧截面（按BB截面受力）处 方木抗弯计算 p=lq/nl(q1+ q2+ q3+ q4)B/n0.6

22、(52.69+1.0+2.5+2)3/10=10.47kN Mmax(a1+a2)p(0.3+0.05)10.47=3.66kNm W=(bh2)/6=(0.150.152)/6=5.610-4m3 = Mmax/ W=3.66/(5.610-4)=6.54MPa0.9w9.9MPa（符合要求） 注：0.9为方木的不均匀折减系数。 方木抗剪计算 Vmax=3p/2=(310.47)/2= 15.71kN = MPa=1.53MPa 符合要求。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.150.153)/12=4.210-5m4 则方木最大挠度： fmax= =2.9610-40.9L/400=0.90.6/400m=1.3510-3m 挠度满足要求。 (3)中横隔板两侧截面（按AA截面受力）处 方木抗弯计算 p=lq/nl(q1+ q2+ q3+ q4)B/n0.6(32.55+1.0+2.5+2)2/5=9.13kN Mmax(a1+a2)p(0.45+0.15)9.13=5.48kNm W=(bh2)/6=(0.150.152)/6=5.610-4m3 = Mmax/ W=5.48/(5.610-4)=9.79MPa0.9w9.9MPa（符合要求） 注：0.9为方木的不均