現(xiàn)澆箱梁碗扣式腳手架滿堂支架設計計算.doc

現(xiàn)澆箱梁碗扣式腳手架滿堂支架設計計算摘 要：以西安地鐵三號線一期工程試驗段三標高架段現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁為例，詳細論述碗扣式腳手架滿堂支架現(xiàn)澆箱梁施工支架的設計及計算。關鍵詞：碗扣式腳手架 滿堂支架 現(xiàn)澆箱梁 設計 計算碗扣式腳手架運用于現(xiàn)澆橋梁已是相當成熟的施工技術，其施工工藝簡單、操作方便，西安地鐵三號線一期工程高架段橋梁施工中大量采用了該支架體系。1、工程概況西安地鐵三號線試驗段一期工程TJSG-3標高架區(qū)間現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁共計5座，其中35+55+35m連續(xù)箱梁4座，35+61+35m連續(xù)箱梁1座。采用單箱單室變截面直腹板箱型截面，頂板寬度10m，底板寬的4.7m懸臂長度2.65m，箱梁腹板厚（3650cm），底板厚（3050cm）?，F(xiàn)以35+61+35米現(xiàn)澆梁為例，對碗扣式滿堂支架進行設計和計算。2、地基處理根據(jù)施工現(xiàn)場地質情況以及滿堂支架對基地承載力的要求，對滿堂支架地基做如下處理：場地清表整平后，采用20T振動式壓路機進行壓實，地基壓實度不小于93%，然后用C25砼硬化20cm厚，并在每排支架底托下墊寬20cm，厚5cm木板。3、滿堂支架設計3.1、立桿設計在現(xiàn)澆梁底板范圍支架立桿布置為0.6m0.9m，在腹板和懸臂范圍支架立桿布置為0.6m0.6m。根據(jù)現(xiàn)澆梁全寬為10m、全長131m，確定滿堂支架搭設寬度為12m，長度為137m，兩側各預留1m工作平臺，兩端各預留3m張拉平臺。3.2、橫桿設計橫桿步距為1.2米，在立桿頂部和底部均不小于三排加密為0.6米。3.3、一般跨模底方木設計橫橋向采用大方木，大方木規(guī)格為0.10.15m，跨度為L2=0.6m、0.9m兩種，間距為L1=0.6米；縱橋向采用小方木，小方木規(guī)格為0.10.1m，跨度為L2=0.9米，間距為L1=0.9米。3.4、剪刀撐為了加強支架整體穩(wěn)定性，在碗扣支架搭設后，采用扣件式鋼管架設置剪刀撐，其中順橋向左右兩側各設置一道，橫橋向每5排設置一道。剪刀撐沿支架高度連續(xù)設置，隨立桿、橫桿同步進行，在墩臺前后適當加密，剪刀撐保證與地面夾角為4560。剪刀撐扣件間距不大于2米。3.5、為了保證人員施工安全，在支架兩側設置寬度為1米的操作平臺，平臺外側設置高度1.2米的防護欄桿，并且掛設密目網(wǎng)。在支架側面搭設寬度1.2m的上下引人通道，通道踏步寬30cm，高25cm,踏步采用模板鋪設。4、受力計算為確保支架整體的穩(wěn)定性，應對各桿件進行受力分析，確保各項受力構件受力滿足施工要求，對基礎及支架受力進行計算：4.1荷載計算箱梁荷載：箱梁鋼筋混凝土自重：G=1039m326KN/m3=27014KN，偏安全考慮，取安全系數(shù)r=1.2，以全部重量作用于底板上計算單位面積壓力：q1=GrS=270141.2（4.7131）=52.65KN/m2根據(jù)路橋施工計算手冊查得：施工荷載：取q2=2.5KN/m2振搗混凝土產(chǎn)生荷載：取q3=2.0KN/m2箱梁內膜：取q4=1.5KN/m2竹膠板：取q5=0.1KN/m2方木：取q6=7.5KN/m24.2 底模強度計算箱梁底模采用高強度竹膠板，板厚t=15mm，竹膠板方木背肋間距為200mm，所以驗算模板強度采用寬b=200mm平面竹膠板。4.2.1根據(jù)路橋施工計算手冊查得模板力學性能（1） 彈性模量E=0.1108MPa（2） 截面慣性矩：I=bh3/12=201.53/12=5.625cm4（3） 截面抵抗矩：W=bh2/6=201.52/6=7.5cm3 （4） 截面積：A=bh=201.5=30cm24.2.2模板受力計算（1） 底模板均布荷載： q=q1+q2+q3+q4=52.65+2.5+2.0+1.5=58.65KN/m2 q=Fb=58.650.2=11.73KN/m （2） 跨中最大彎矩：M=ql2/8=11.730.22/8=0.059KNm （3） 彎拉應力：=M/W=0.059103/7.510-6=7.82MPa=11MPa竹膠板彎拉應力滿足要求。（4）撓度：從竹膠板下方木背肋布置可知，竹膠板可看作為多跨等跨連續(xù)梁，按三等跨均布荷載作用連續(xù)梁進行計算，計算公式為：f=0.667ql4/100EI =（0.67711.730.24）/（1000.11085.62510-8） =0.26mmL/400=0.5mm竹膠板撓度滿足要求。綜上，竹膠板受力滿足要求。4.2.3橫梁強度計算橫梁為1010cm方木，跨徑為90cm，中對中間距為30cm。截面抵抗矩：W=bh2/6=0.10.12/6=1.6710-4m3截面慣性矩：I=bh3/12=0.10.13/12=8.3310-6m4作用在橫梁上的均布荷載為：Q=(q1+q2+q3+q4+q5)0.3=(58.65+0.1)0.3=17.625KN/m 跨中最大彎矩：M=ql2/8=17.6250.92/8=1.785KN/m根據(jù)路橋施工計算手冊查得容許抗彎應力=14.5MPa，彈性模量E=11103MPa橫梁彎拉應力：=M/W=1.785103/1.6710-4=10.686MPa=14.5MPa橫梁彎拉應力滿足要求。橫梁撓度：f=5ql4/384EI =(517.6250.94)/(384111068.3310-6) =1.64mmL/400=2.25mm橫梁彎拉應力滿足要求。綜上，橫梁強度滿足要求。4.2.4縱梁強度計算縱梁為1015cm方木，跨徑為0.9m，間距為0.9m。截面抵抗矩：W=bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4m3截面慣性矩：I=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5m40.9m長縱梁上承擔3根橫梁重量為：0.10.10.67.53=0.135KN橫梁施加在縱梁上的均布荷載為：0.1350.9=0.15KN/m作用在縱梁上的均布荷載為：Q=(q1+q2+q3+q4+q5)0.9+0.15=58.750.9+0.15=53.025KN/m 跨中最大彎矩：M=ql2/8=53.0250.92/8=5.369KN/m根據(jù)路橋施工計算手冊查得容許抗彎應力=14.5MPa，彈性模量E=11103MPa縱梁彎拉應力：=M/W=5.369103/3.7510-4=14.3MPa=14.5MPa縱梁彎拉應力滿足要求?？v梁撓度：f=5ql4/384EI =(553.0250.94)/(384111062.8110-5) =1.47mmL/400=2.25mm縱梁彎拉應力滿足要求。綜上，縱梁強度滿足要求。4.2.5支架受力計算支架采用碗扣腳手架，均為483.5mm的鋼管，立桿間距根據(jù)荷載計算確定，橫距0.9m，腹板下加密至0.6m；縱距均為0.9m，橋墩中心線兩側3m范圍內加密至0.6m（順橋向）。支架跨距選用0.9、0.6m兩種規(guī)格，支架搭設在寬度方向兩側各1m寬度，以滿足搭設模板的操作空間和安全考慮，在高度方面要測量下墊枕木到箱梁底的實際高度。由于箱梁縱向為變截面，梁端荷載最大，所以只計算梁端最不利部分。荷載及各標準值選取模板支撐架荷載標準值：Q1=0.5KN/m3新澆筑混凝土自重：Q2=26KN/m3鋼材的強度設計值：f=205KN/m2支架截面面積：A=254mm2支架鋼管截面模量W=5.08cm3立桿軸向承載力計算N=1.2Q1+1.4(2.5+2.0)0.60.9+1.2Q20.60.92=37.422KN立桿強度驗算N/Af37422254=147.33MPaf=205MPaK=205/147.33=1.4安全系數(shù)k=1.4,立桿強度滿足。支架穩(wěn)定性驗算長細比=h/i=601.58=37.97250，查表的：=0.893軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)，按細長比查表確定NAf37.422KN0.8932542051000=46.5KN故立桿滿足結構穩(wěn)定性要求。橫桿兩端鉸接正常工作狀態(tài)下水平推力為零，只在施工時承擔部分施工荷載及自重力，此處以0.9m橫向桿進行驗算。q=q人+q自重=（100+3.97)10=1039.7N按橫桿中間收集荷載這一最不利情況進行驗算Mmax=ql/2=1039.70.92=0.468KN/m橫桿的容許彎矩M=fW=2055.08=1.041KN/mMmaxM故橫桿滿足結構穩(wěn)定性要求。綜上。支架穩(wěn)定性滿足要求。5、地基承載力驗算5.1碗扣支架重量計算碗扣支架采用483.5mm鋼管，根據(jù)路橋施工計算手冊查得，鋼管每延米重G=38.4N/m碗扣支架在橫截面布置17排，梁端腹板受力最大，計算時直接采用最不利部分進行驗算，縱向長度按1.2m，寬度按4排立桿間距進行驗算，立桿取平均高度9m，水平桿11排，則（1） 立桿：G1=38.4129=4.15KN（2） 橫向水平桿：G2=38.40.63311=2.28KN（3） 縱向水平桿：G3=38.40.62411=2.03KN（4） 頂托、底托：G5=25342=0.6KN （25為頂托、底托單件重）碗扣支架總重：G=G1+G2+G3+G4+G5=4.15+2.28+2.03+0.6=9.06KN每平方米碗扣支架重：q1=9.06/(1.21.8)=4.19Kpa5.2地基承載力驗算由于箱梁為變截面，梁端荷載最大，所以只計算梁端最不利部分。（1） 荷載分析梁端最不利部分：長1.2米的梁q2=26KN/m37.63m3=198.47KN q2=198.47/(1.21.8)=91.89Kpa人群機具：q3=1.5Kpa 傾倒：q4=