框构桥满堂支架计算书.doc

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附件1 ****框构中桥 满堂支架计算书 1、工程概况 ***框构中桥结构为12m+20m+12m，净高7.5m，顶板厚1.0m、底板厚1.2m，外侧墙身厚1.0m，中隔墙厚0.9m，桥梁宽度为15m。桥梁主体为C40钢筋混凝土。 纵断面（单位：m） 2、支架布置形式 2.1顶板支架 立杆支架采用碗扣式支架，材料壁厚 3.0 mm（考虑到目前市场上钢管质量参差不齐，部分钢管的壁厚达不到3.5mm，所以验算时按照壁厚3mm），外径φ48 mm。上下托均采用可调式上下托，剪刀撑采用外径φ48 mm普通钢管，壁厚3.0 mm。立杆纵、横距均为600mm，横杆水平步距均为1200mm；立杆采用2根LG-300+1根LG-120组合，支架高度为7.2m，立杆伸出支架0.45m；支架顶部设纵、横向分配梁，横向分配梁采用2根φ48×3.0mm钢管，设在顶部托盘上，纵向分配梁采用100x100mm方木垂直搭设在横向分配梁上，间距均为300mm；在纵向分配梁上铺设15mm厚竹胶板作为顶板底模。 顶板侧模为15mm厚竹胶板，模板背肋为100x100mm方木，竖直布设于模板背后，间距为400mm，在方木背肋后设置2根φ48×3.0mm钢管分配梁，层间距为500mm。侧模采用“内拉外顶”方式加固，每道分配梁设Φ14的拉筋，水平间距为600mm,顶板左右侧拉筋对应焊接在顶板主筋上，外侧用钢管支架顶在分配梁上，水平间距为600mm，层间距为400mm。 2.2侧（隔）墙模板及支撑 侧（隔）墙模板采用厚2.3mm的钢模板，采用φ16的对拉筋，正方形布置，水平间距为600mm，竖向间距为1000mm，施工时分两次施工，第一次施工3.5m，第二次施工2.8m。 满堂支架其余布置，如天杆、扫地杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑等参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)。 3、设计参数及材料强度 3.1 设计参数 表3.1-1 材料设计参数表 序号 材料 规格 截面积(mm2) 惯性矩I （mm4） 截面矩W （mm3） 弹性模量 （MPa） 备注 1 竹胶板 厚15mm 1.5×104 2.81×106 3.75×104 9500 2 方木 10cm×10cm 1.0×104 8.3×106 1.67×105 9500 3 钢管 φ48×3.0mm 4.24×102 1.08×105 4.49×103 2.06×105 4 钢管 φ48×3.0mm 4.24×102 1.08×105 4.49×103 2.06×105 备注 混凝土容重取26kN/m3,钢材容重取78.5kN/m3 3.2 材料设计强度 表4.2-1 钢材设计强度值（N/mm2） 钢材 抗拉、抗压、抗弯 抗剪 承压 型号 厚度或直径(mm) Q235 φ48*3.5mm普通钢管及碗扣支架 145 Q235 ≤16 215 125 325 ＞16-40 205 120 ＞40-60 200 115 Q345 ≤16 310 180 400 ＞16-40 295 170 说明：设计强度按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）取值。 4、荷载取值 ①新浇筑钢筋混凝土自重（容重取26kN/m3） ②模板、背带自重（取0.35kN/㎡） ③施工人员、材料及机具等施工荷载（容重取2.5kN/㎡） ④施倾倒混凝土产生的冲击荷载（容重取2.0kN/㎡） ⑤振捣混凝土产生的荷载（容重取2.0kN/㎡） 计算时荷载分项系数砼自重取1.2，可变荷载系数取1.4。 5、结构计算 根据框架桥截面分析，计算时取倒角最厚处1.9m。 5.1顶板支架体系验算 5.1.1顶板底模组合计算 5.1.1.1模板计算 底板受力模型 模板截面抵抗矩和模板截面惯性矩取宽度为1m进行计算，模板在桥纵向按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，跨度为：0.3m+0.3m+0.3m 1、强度计算 ，=0.3m 满足要求。 2、刚度计算 ，=0.3m 满足要求。 综上所述模板满足要求。 5.1.1.2底模下背肋10cm×10cm方木计算 10cm*10cm方木小楞计算模型 方木顺桥项布置，取倒角位置其支撑间距为0.6m进行计算。 1、强度计算 截面惯性矩： 截面抵抗矩： ，1=0.6m 满足要求。 2、刚度计算 ，=0.6m 满足要求。 综上所述方木背肋满足要求。 5.1.1.3方木下分配梁计算 方木下分配梁分为10cm×10cm方木和双钢管形式，其中在倒角处采用10cm×10cm方木，其余均为2根φ48x3.0钢管，横桥向跨径为0.6m。 钢管截面惯性矩： I=π64483-424=10.78cm4 钢管截面抵抗矩： W=π32483-42448=4.49cm3 1、强度计算 （1）方木分配梁（倒角处） ，=0.6m 满足要求。 （2）双钢管分配梁 ，=0.6m 每一根分配梁额荷载为： δw=Mmaxw=4404.49=98MPa<δ=145MPa满足要求。 2、刚度计算 （1）方木分配梁（倒角处） ，=0.6m 满足要求。 （2）双钢管分配梁 ，=0.6m 每一根分配梁额荷载为： f=0.677×ql4100EI=0.677×7.91×6004100×205000×107800=0.314mm<〔f〕=L400=600400=1.5mm满足要求。 综上所述分配梁满足要求。 5.1.2顶板侧模组合计算 新浇筑混凝土对侧面模板的压力标准值 混凝土侧压力按下列两公式计算，并取其中的较小者： F = 0.22γct0β1β25.1.2-1 F= γcH5.1.2-2 式中：F──新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kPa)； h──为有效压头高度(m)； υ──混凝土的浇筑速度(m/h)(取0.5m/h)； t0──新浇混凝土的初凝时间(h)(取6小时)； γc──混凝土的容重(kN/m3)(取25kN/m3)； β1──外加剂影响修正系数(取1.0)； β2──混凝土坍落度影响修正系数(暂定为1.15)。 混凝土侧压力标准值： 由式（5.1.2-1）得F＝0.22×25×6.0×1.0×1.15×＝26.83kPa 由式（5.1.2-2）得F＝25×1.9＝47.5kPa 按取最小值，最大侧压力为26.83kPa，混凝土侧压力的有效压头高h=26.8325=1.07m。 倾倒混凝土产生的水平压力为4kN/m2 5.1.2.1模板计算 1、强度验算 ，=0.4m 满足要求。 2、刚度计算 ，=0.4m 满足要求。 综上所述模板满足要求。 5.1.2.2模板后方木背肋计算 1、强度验算 ，=0.5m 满足要求。 2、刚度计算 ，=0.5m 满足要求。 综上所述方木背肋满足要求。 5.1.2.3方木后分配梁计算（2根φ48钢管） 1、强度验算 ，=0.6m 单根钢管荷载为：23.45÷2=11.72 δw=Mmaxw=2934.49=65.3MPa<δ=145MPa满足要求。 2、刚度计算 ，=0.6m 单根钢管荷载为：16.74÷2=8.37 f=0.677×ql4100EI=0.677×8.37×6004100×205000×107800=0.332mm<〔f〕=L400=600400=1.5mm满足要求。 综上所述分配梁满足要求。 5.1.2.4对拉螺栓计算 每根螺栓承受的拉力为： ，水平间距为0.6m，层间距为0.5m 采用直径Φ14mm的对拉螺栓，净截面积为105mm2，每根螺栓可承受拉力为：S=105x215=22575N=22.6kN＞14.36kN 综上所述对拉螺栓满足要求。 5.1.3碗扣式支架计算 支架搭设高度按7.2m计，立杆纵、横距为0.6m，立杆伸出顶层水平杆长度为0.45m。 5.1.3.1风荷载计算 1、风荷载标准值计算 作用在模板支撑架上的水平荷载标准值按下式计算： ωκ=μzμsω0 其中 μs—风荷载体型系数，本方案脚手架属于半封闭状态，查表得μs=1.3φ；其中φ取0.8，An为挡风面积，Aw为迎风面积；； μz—风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）取2.91； ω0—基本风压值（KN/㎡），查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）取0.55； 则ωκ=2.91×1.3×0.8×0.55=1.66kN/m2 2、风荷载在立杆中产生的轴向力计算 架体内力计算时，应将风荷载化解为每一节点处的集中荷载ω。 ω=ωklah=1.66×0.6×1.2=1.195KN 节点集中荷载ω在立杆中产生的内力ωv按下式计算： ωv=hLxω=1.20.6×1.195=2.39KN 模板支架共6步，风荷载在立杆中产生的最大轴向压力 q=n-1ωv=6-1×2.39=11.95KN 5.1.3.2立杆轴向力计算 1、不组合风荷载时单根立杆轴向力： 支架自重按支架高度乘以0.1344kN/m计算，可得单根立杆自重为P=7.20.1344=0.968kN N=1.2×[（26×1.9+0.35）×0.6×0.6+0.968]+1.4×（2.5+2+2）×0.6×0.6=25.93kN 2、组合风荷载时单肢立杆轴向力： N=1.2NG1K+NG2K+0.9×1.4ΣNQK=1.2×26×1.9+0.35×0.6×0.6+0.968+0.9×1.4×2.5+2+2×0.6×0.6+11.95/2=30.37KN 5.1.3.3立杆稳定性验算 1、不组合风荷载时 单肢立杆轴向承载力应符合N≤φAf N—轴向力设计值(kN)，N=25.93kN； φ—轴心受压稳定系数,由长细比λ=L0/i 查表得到，L0是立杆计算长度（m）。当架体外侧四周及中间设置了纵横向剪刀撑并满足碗扣式脚手架规范构造要求时，立杆计算长度L0=h+2a，a为立杆伸出顶层水平杆长度。L0=1.2+2×0.45=2.1m。 立杆支架采用碗扣式支架，材料壁厚 3.0 mm（考虑到目前市场上钢管质量参差不齐，部分钢管的壁厚达不到3.5mm，所以验算时按照壁厚3mm），外径φ48 mm。上下托均采用可调式上下托，剪刀撑采用外径φ48 mm普通钢管，壁厚3.0 mm。则： i—立杆的截面回转半径(cm) ,i=1.595cm； A—立杆截面面积(cm2),A=4.24cm2； f—钢管抗压强度设计值N/mm2,f=205N/mm2； 立杆长细比λ=L0/i=210/1.595=132。 按照长细比查表得到轴心受压立柱的稳定系数φ=0.386； 25.93<0.386×4.24×102×205/1000=33.55KN，满足要求! 2、组合风荷载时 N≤(f-MwW）φA 30.37kN≤(205-1.4×0.6×0.05×0.6×1.66×0.6×1.224.49×10-3)×0.386×424×10-3=32.24kN 满足要求！ 综上所述立杆的稳定性满足要求。 5.1.3.4架体抗倾覆验算 支架应按砼浇筑前和砼浇筑时两种工况进行抗倾覆验算，抗倾覆验算应满足下式要求： γ0M0≤Mr Mr—支架的抗倾覆力矩设计值 M0—倾覆力矩设计值 支架抗倾覆计算取该框构桥中间一跨进行验算，模板支架总高8.5m,宽度18.6m，长度为19.2m，立杆横距0.6m，共32根，纵距0.6m，共33根，横杆共7层。 支架总重：32×33×7.2×0.1344kN.m=1021.9kN 模板及背肋总重：20×15×0.35=105kN 钢筋混凝土重：22.43×15×26=8747.7kN 施工人员、材料及机具、倾倒砼冲击荷载及振捣荷载： 20×15×(2.5+2+2)=1950kN 1、砼浇筑前架体抗倾覆验算 混凝土浇筑前，支架在搭设过程中，倾覆力矩主要由风荷载对混凝土侧模产生。 (1)风荷载倾覆力矩计算 作用在混凝土模板的平风荷载标准值： ωk1=2.91×11.56×0.55×20=49.9kN/m 风荷载作用下的倾覆力矩M0=1.4×49.9×1×8.5=593.8KN.m (2)架体抗倾覆力矩计算 架体、模板自重荷载标准值如下： 1021.9+105=1126.9kN 架体自重作用下产生的抗倾覆力矩 Mr=0.9×1126.9×18.6×18.6/2=175438kN.m MrM0=175438593.8=295.4>1.3, 抗倾覆验算满足要求! 2、砼浇筑时架体抗倾覆验算 混凝土浇筑时，支架的倾覆力矩主要由泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载产生，附加水平荷载以水平力的形式呈线荷载作用在支架顶部外边缘上。抗倾覆力矩主要由钢筋、混凝土和模板自重等永久荷载产生。 (1)附加水平荷载产生的倾覆力矩计算 附加水平荷载取竖向荷载5%： (8747.7+1950)×5%=534.89kN 附加水平荷载产生的倾覆力矩：M0=1.4×534.89×8.5=6365.1KN.m (2)架体抗倾覆力矩计算 Mr=0.9×1126.9×18.6×18.6/2+0.9×(8747.7+1950)×18.6/2 =264977.8kN.m MrM0=264977.86365.1=41.6>1.3, 抗倾覆验算满足要求! 综上所述架体整体抗倾覆满足要求! 5.2框构桥侧墙模板计算 本桥位三孔框构桥，最外侧两道侧墙截面尺寸宽×高=1.0m×6.6m，中间两道隔墙截面尺寸宽×高=0.9m×6.6m；墙身一次成型，采用坍落度为18cm的C40混凝土，浇筑速度为1.0m/h；计划采用长为1.5m，宽（高）为1.2m的组合钢模板，在模板背设竖向小楞，间距为0.5m,外侧设横向主梁，水平间距为0.6m；小楞和主梁均采用2根根φ48x3.0钢管，对拉筋为φ14mm，间距为0.5m×0.6m；单块面板两侧悬臂0.25m，上下端悬臂0.3m。 5.2.1模板设计验算 钢模板截面惯性矩： 钢模板截面抵抗矩： 根据5.1.2章节中计算模板的侧压力： F=0.22×25×6.0×1.0×1.15×1＝37.95kPa F=25×6.6=165kPa 按取最小值，最大侧压力为37.95kPa，混凝土侧压力的有效压头高h=37.9525=1.52m。 倾倒混凝土产生的水平压力为4kN/m2 1、强度验算 模板受力可看做为中间连续两端悬挑板进行受力计算，其最大挠度在悬挑端头，最大弯矩在距悬挑端最近的支点。 满足要求。 2、刚度计算 满足要求。 综上所述模板满足要求。 5.2.2模板后竖向小楞计算（2根φ48钢管） 1、强度验算 δw=Mmax2w=10242×4.49=114MPa<δ=145MPa满足要求。 5.2.3主梁验算（2根φ48钢管） 主梁用以加强钢模板结构的整体刚度和调整平直度,故，此处免于验算。 5.2.4对拉螺栓计算 水平间距为0.5m，竖向距为0.6m每根螺栓承受的拉力为： 采用直径Φ14mm的对拉螺栓，净截面积为105mm2，每根螺栓可承受拉力为：S=105x215=22575N=22.6kN＞15.34kN 综上所述对拉螺栓满足要求。 6.5地基计算 碗扣支架立杆下部采用底托，施工前在地基表面先换填30cm厚拌3:7灰土，再浇注60cm厚C20砼进行硬化，砼抗压强度fc＝9.6MPa。 钢管支架立杆立在底托上，底托为10cm×10cm，立杆受力按45度角对混凝土进行扩散。 根据前面计算结果，单根立杆承受的最大荷载为P=N=27.05kN 底托下混凝土受力为： 混凝土下灰土受力为：灰土压实后的地基承载力 灰土下天热土层受力为：天然土地基承载力 由上计算可得，地基承载力满足要求。