滿堂支架方案計(jì)算書

1、目錄1 工程概況- 2 -1.1 工程概述- 2 -1.2 槽型梁構(gòu)造- 2 -2 計(jì)算依據(jù)- 3 -3 主要材料參數(shù)及截面特性- 3 -4 荷載計(jì)算- 4 -5 模板計(jì)算- 6 -5.1 側(cè)模面板計(jì)算- 6 -5.2 底模面板計(jì)算- 7 -5.3 側(cè)模橫肋計(jì)算- 8 -5.4 底模橫肋計(jì)算- 9 -5.5 側(cè)模支撐框架- 10 -5.6 拉桿計(jì)算- 12 -6 支架計(jì)算- 12 -6.1 立桿計(jì)算- 12 - 立桿力學(xué)特性計(jì)算- 12 - 立桿實(shí)際承受的最大軸力- 13 - 立桿強(qiáng)度計(jì)算- 13 - 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算- 13 - 立桿局部穩(wěn)定性- 15 -6.2 頂托和底座強(qiáng)度驗(yàn)算- 15 -

2、6.3 地基承載力計(jì)算- 15 -1 工程概況1.1 工程概述1.2 槽型梁構(gòu)造32m預(yù)應(yīng)力槽型梁跨中梁高3.2m，支點(diǎn)梁高3.7m，上翼緣板為1.2m，梁頂寬度8.96m，梁底寬8.16m；道板床頂面設(shè)2%雙面人字坡，板厚0.5-1.0m；跨中腹板厚度0.5m，支點(diǎn)截面加厚至0.8m。施工時(shí)采用搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆施工,梁體采用C55預(yù)應(yīng)力混凝土，單孔梁設(shè)計(jì)砼方量為297.9m3。梁體橫截面布置詳見下圖。圖1 支座處橫截面圖圖2 跨中橫截面圖2 計(jì)算依據(jù)1.組合鋼模板技術(shù)規(guī)范（GB50214-2001）；2.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）；3.建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ

3、166-2008）4.路橋施工計(jì)算手冊(cè)周水興等主編（人民交通出版社）；5.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）；6.路橋施工計(jì)算手冊(cè)周水興等主編（人民交通出版社）；7.結(jié)構(gòu)力學(xué)(高等教育出版社)；8.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（新編軟件版）2008。3 主要材料參數(shù)及截面特性1.鋼材彈性模量E=2.1×1011Pa，剪切模量G=0.81×1011 Pa，密度 =7850kg/m3；2.Q235鋼板厚度20mm時(shí)，拉、壓、彎應(yīng)力=215,=125MPa MPa，；3.22mm圓鋼拉桿的容許拉應(yīng)力=215MPa；4. 對(duì)于10槽鋼，Wx=39.7cm3，Ix=198.3cm4，A=

4、12.7cm2；5. 對(duì)于14b槽鋼，Wx=87.1cm3，Ix=609cm4，A=21.3cm2。4 荷載計(jì)算1.根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范計(jì)算側(cè)壓力根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范附錄D,新澆混凝土側(cè)壓力的計(jì)算取下式計(jì)算的較小值。 （4-1） （4-2）式中： Pmax新澆筑混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力(kPa)；h有效壓頭高度（m）；V混凝土的澆筑速度(m/h)，取1m/h；t0新澆筑混凝土的初凝時(shí)間（h），可按實(shí)測確定；混凝土的容重(kN/m2)；K1外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0，摻緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2；K2混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm K2時(shí)取0.85；5090

5、mm時(shí)，取1.0；110150mm 時(shí)，取1.15。 由于混凝土初凝時(shí)間一般為68小時(shí)，在加入緩凝劑后為安全考慮初凝時(shí)間為6.5小時(shí)，根據(jù)時(shí)速200公里客貨共線鐵路有碴軌道預(yù)應(yīng)力混凝土簡支槽型梁（單線）(德大橋通1201-)可知側(cè)壓力計(jì)算如下所示。（kPa）（kPa）2. 根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)計(jì)算側(cè)壓力砼采用拌和站集中拌和，罐車運(yùn)輸?，F(xiàn)場澆筑時(shí)速度最大不能超過1m/h，入模的溫度考慮為1035。按照路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2采用內(nèi)部振搗器振搗，且當(dāng)混凝土速度在6m/h以下時(shí)側(cè)模的最大壓力按下式4-3計(jì)算。 （4-3）當(dāng)v/T0.035時(shí)： h=0.22+24.9v/T （4-4）當(dāng)v/T>

6、0.035時(shí)： h=1.53+3.8v/T （4-5）式中：T混凝土入模時(shí)的溫度；k外加劑影響修正系數(shù)，不加時(shí)k1，加入緩凝外加劑時(shí)，k1.2；v混凝土的澆筑速度，m/h；混凝土的容重，kN/m3。根據(jù)公式4-3、4-4和4-5，混凝土入模時(shí)溫度控制在1035、澆筑混凝土?xí)r最大速度不能超過1.0m/h。由于混凝土的側(cè)壓力與入模溫度成反比，溫度越低砼側(cè)壓力就越大，因此取10進(jìn)行混凝土側(cè)壓力計(jì)算，其計(jì)算過程如下所示。V/T1/100.1，由于V/T0.1>0.035，則有效壓頭高度h按照公式4-5計(jì)算，模板的最大側(cè)壓力按照公式4-3計(jì)算。h1.53+3.8×1/101.91（m）P

7、m1.2×26×1.9159.6（kPa）根據(jù)上述兩種情況，新澆砼對(duì)模板的側(cè)壓力取Max（Pm，Pn1）=59.6（kPa）3.模板所受側(cè)壓力設(shè)計(jì)值振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載取Pn3=4（kPa）。模板所受側(cè)壓力設(shè)計(jì)值P1P1=1.2×59.6+1.4×4=77.1（kPa）4.模板所受豎向壓力設(shè)計(jì)值腹板處梁高最大，為3.7m，模板所受豎向壓力設(shè)計(jì)值P2P2=1.2×3.7×26=115.4（kPa）5 模板計(jì)算5.1 側(cè)模面板計(jì)算側(cè)模面板厚度6mm，計(jì)算跨度25cm，取1cm寬板帶，荷載取最大值P1。圖3 簡支梁計(jì)算簡圖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）,側(cè)模面板抗彎強(qiáng)度滿足要求。2.41MPa<=125MPa,面板抗剪強(qiáng)度滿足要求。I= b×h3/1210×63/12=180（mm4）f=1.04mm<f=1.5mm，其中f1.5mm是查詢組合鋼模板技術(shù)規(guī)范GB50214-2001表4.2.2，則底模面板剛度滿足施工使

9、用的要求。5.2 底模面板計(jì)算底模面板厚度8mm，計(jì)算跨度25cm，取1cm寬板帶，荷載取最大值P2。圖4 簡支梁計(jì)算簡圖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）,底模面板抗彎強(qiáng)度滿足要求。2.70MPa<=125MPa,底模面板抗剪強(qiáng)度滿足要求。I= b×h3/1210×83/12=426.

10、7（mm4）f=0.66mm<f=1.5mm，其中f1.5mm是查詢組合鋼模板技術(shù)規(guī)范GB50214-2001表4.2.2，則底模面板剛度滿足施工使用的要求。5.3 側(cè)模橫肋計(jì)算側(cè)模橫肋采用10槽鋼，最大跨度165cm，承載寬度30cm，面荷載取最大值P1。圖4 簡支梁計(jì)算簡圖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）,側(cè)模橫肋

11、抗彎強(qiáng)度滿足要求。42.73MPa<=125MPa,側(cè)模橫肋抗剪強(qiáng)度滿足要求。Ix= 198（cm4）3.67mm<L/400=1500/400=3.75mm，則側(cè)模橫肋剛度滿足使用要求。5.4 底模橫肋計(jì)算底模橫肋采用10槽鋼，最大跨度60cm，承載寬度30cm，面荷載取最大值P2。圖4 簡支梁計(jì)算簡圖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）,底模橫肋抗彎強(qiáng)度滿足要求。23.26MPa<=125MPa,底模橫肋抗剪強(qiáng)度滿足要求。Ix= 198（cm4）0.14mm<L/400=600/400=1.5mm，則底模橫肋剛度滿足使用要求。5.5 側(cè)模支撐框架側(cè)模支撐框架采用14b槽鋼，取最大跨度320cm，承載寬度100cm，面荷載取最大值P1。利用Midas /Civil 7.8.1建模。圖5 支撐框架計(jì)算簡圖（單位KN.m）圖6 支撐框架剪應(yīng)力圖（最大值42.66MPa）圖7 支撐框架彎曲應(yīng)力圖（最大值74.11MPa）圖8 支撐框架組合應(yīng)力圖（最大值77.2MPa）圖9 支撐框架變形圖（最大值0.06

13、8mm）最大彎曲應(yīng)力74.11（MPa）<=215（MPa）,側(cè)模框架抗彎強(qiáng)度滿足要求。最大剪應(yīng)力=42.6623.26MPa<=125MPa, 側(cè)?？蚣芸辜魪?qiáng)度滿足要求。最大組合應(yīng)力=77.2（MPa）<=215（MPa），側(cè)模框架抗剪強(qiáng)度滿足要求。最大變形0.068mm<1.5mm，側(cè)?？蚣軇偠葷M足使用要求。5.6 拉桿計(jì)算每根拉桿承受的最大荷載F=1m×0.8m×77.1KPa=61.68(KN)拉桿的容許承載力F= 0.011×0.011×3.14×215×103×0.85KN=81.69&#

14、215;0.85 =69.4(KN)>61.68KN，拉桿強(qiáng)度滿足要求。6 支架計(jì)算6.1 立桿計(jì)算6.1.1 立桿力學(xué)特性計(jì)算WDJ 碗扣型腳手架材料為:48mm,3.5mm(Q235)熱軋無縫鋼管，其截面特性計(jì)算如下。截面抗彎模量：截面慣性矩: 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表-1查Q235圓鋼的抗壓強(qiáng)度為215N/mm2。截面回轉(zhuǎn)半徑: 截面凈面積: A 0 = 6.1.2 立桿實(shí)際承受的最大軸力N=0.3×0.6×115.4KN=20.7KN6.1.3 立桿強(qiáng)度計(jì)算考慮到支架立桿搭設(shè)時(shí)豎直度可能存在不足，假定立桿 120cm步距范圍內(nèi)偏斜量y取為0.5cm，此處是按照建筑

15、施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范容許傾斜度來取值，如下圖10所示。按單向壓彎桿件驗(yàn)算，產(chǎn)生的偏斜彎矩，其計(jì)算過程如下所示。圖 10 立桿變形圖MN×y20.7×0.0050.1035kN.m = =20.7×103/489.303+0.1035×106/5078=62.7MPa通過以上計(jì)算，其應(yīng)力62.7 MPa <215 MPa，其中215MPa是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表3.4.1-1查Q235 圓鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。則立桿在步距范圍內(nèi)傾斜 5mm強(qiáng)度滿足使用的要求。6.1.4 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)計(jì)算可知 N20.7kN，由公式3-3可知M0.1035kN.

16、m。由于支架的橫桿與縱桿約束立桿，計(jì)算簡圖如下圖所示。圖 11 穩(wěn)定性計(jì)算簡圖立桿計(jì)算長度系數(shù)按照兩端鉸接計(jì)算，即為步距1.2m，則長細(xì)比=×l/i=1.0*1200/15.782=76, 由此可查建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ166-2008)附錄C，可知立桿穩(wěn)定系數(shù)0.744。立桿歐拉臨界力公式如下公式所示NE2EA/2 式中：NE歐拉臨界力（kN)； E彈性模量（N/mm2）； A截面面積（mm）； 長細(xì)比。 NE2×2.10×105×489.303×10-3/762=175.6KN由歐拉公式計(jì)算其應(yīng)力，式中：歐拉應(yīng)力（N/mm

17、2）為截面塑性發(fā)展系數(shù)1.15w為截面抗彎模量(mm3)m為等效彎矩系數(shù)1.0N立桿單肢加載荷載（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,立桿整體穩(wěn)定性滿足要求。6.1.5 立桿局部穩(wěn)定性立桿為48mm，3.5mm，Q235熱軋圓鋼管。按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定對(duì)于圓管截面本身局部穩(wěn)定必須滿足下列要求，以滿足截面本身局部穩(wěn)定要求。D/t100×235/fy109.3 其中f

18、y215N/mm2為立桿設(shè)計(jì)強(qiáng)度。碗扣式腳手架立桿D/t=48/3.513.7<109.3，可見立桿桿件截面本身是滿足這一規(guī)范要求。當(dāng)然對(duì)于圓管其局部穩(wěn)定受管壁初始變形影響較大，實(shí)際的局部臨界應(yīng)力較理論值低的多，理論臨界局部屈服應(yīng)力值如下所示。cr1.21E×t/D1.21×2.1×105×3.5/4818528N/mm2cr18528N/mm2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前述整體穩(wěn)定驗(yàn)算中76.4N/mm2。通過計(jì)算結(jié)果可見，只要在立桿搭設(shè)操作過程中對(duì)桿件外觀變形進(jìn)行檢查，對(duì)于管壁內(nèi)陷，桿件彎曲的碗扣桿件一律棄用, 則局部穩(wěn)定是完全有保證的。6.2 頂托和底座強(qiáng)度驗(yàn)算底座和頂托均采用38mm（Q235）可調(diào)螺桿，其最小抗壓能力：Nmin(D2/4)×fy×3