框構(gòu)橋滿堂支架計算書.doc

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附件1 ****框構(gòu)中橋 滿堂支架計算書 1、工程概況 ***框構(gòu)中橋結(jié)構(gòu)為12m+20m+12m，凈高7.5m，頂板厚1.0m、底板厚1.2m，外側(cè)墻身厚1.0m，中隔墻厚0.9m，橋梁寬度為15m。橋梁主體為C40鋼筋混凝土。 縱斷面（單位：m） 2、支架布置形式 2.1頂板支架 立桿支架采用碗扣式支架，材料壁厚 3.0 mm（考慮到目前市場上鋼管質(zhì)量參差不齊，部分鋼管的壁厚達不到3.5mm，所以驗算時按照壁厚3mm），外徑φ48 mm。上下托均采用可調(diào)式上下托，剪刀撐采用外徑φ48 mm普通鋼管，壁厚3.0 mm。立桿縱、橫距均為600mm，橫桿水平步距均為1200mm；立桿采用2根LG-300+1根LG-120組合，支架高度為7.2m，立桿伸出支架0.45m；支架頂部設(shè)縱、橫向分配梁，橫向分配梁采用2根φ48×3.0mm鋼管，設(shè)在頂部托盤上，縱向分配梁采用100x100mm方木垂直搭設(shè)在橫向分配梁上，間距均為300mm；在縱向分配梁上鋪設(shè)15mm厚竹膠板作為頂板底模。 頂板側(cè)模為15mm厚竹膠板，模板背肋為100x100mm方木，豎直布設(shè)于模板背后，間距為400mm，在方木背肋后設(shè)置2根φ48×3.0mm鋼管分配梁，層間距為500mm。側(cè)模采用“內(nèi)拉外頂”方式加固，每道分配梁設(shè)Φ14的拉筋，水平間距為600mm,頂板左右側(cè)拉筋對應焊接在頂板主筋上，外側(cè)用鋼管支架頂在分配梁上，水平間距為600mm，層間距為400mm。 2.2側(cè)（隔）墻模板及支撐 側(cè)（隔）墻模板采用厚2.3mm的鋼模板，采用φ16的對拉筋，正方形布置，水平間距為600mm，豎向間距為1000mm，施工時分兩次施工，第一次施工3.5m，第二次施工2.8m。 滿堂支架其余布置，如天桿、掃地桿、水平剪刀撐、豎向剪刀撐等參考《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2011)、《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ166-2008)。 3、設(shè)計參數(shù)及材料強度 3.1 設(shè)計參數(shù) 表3.1-1 材料設(shè)計參數(shù)表 序號 材料 規(guī)格 截面積(mm2) 慣性矩I （mm4） 截面矩W （mm3） 彈性模量 （MPa） 備注 1 竹膠板 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 鋼管 φ48×3.0mm 4.24×102 1.08×105 4.49×103 2.06×105 4 鋼管 φ48×3.0mm 4.24×102 1.08×105 4.49×103 2.06×105 備注 混凝土容重取26kN/m3,鋼材容重取78.5kN/m3 3.2 材料設(shè)計強度 表4.2-1 鋼材設(shè)計強度值（N/mm2） 鋼材 抗拉、抗壓、抗彎 抗剪 承壓 型號 厚度或直徑(mm) Q235 φ48*3.5mm普通鋼管及碗扣支架 145 Q235 ≤16 215 125 325 ＞16-40 205 120 ＞40-60 200 115 Q345 ≤16 310 180 400 ＞16-40 295 170 說明：設(shè)計強度按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）、《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ166-2008）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）取值。 4、荷載取值 ①新澆筑鋼筋混凝土自重（容重取26kN/m3） ②模板、背帶自重（取0.35kN/㎡） ③施工人員、材料及機具等施工荷載（容重取2.5kN/㎡） ④施傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載（容重取2.0kN/㎡） ⑤振搗混凝土產(chǎn)生的荷載（容重取2.0kN/㎡） 計算時荷載分項系數(shù)砼自重取1.2，可變荷載系數(shù)取1.4。 5、結(jié)構(gòu)計算 根據(jù)框架橋截面分析，計算時取倒角最厚處1.9m。 5.1頂板支架體系驗算 5.1.1頂板底模組合計算 5.1.1.1模板計算 底板受力模型 模板截面抵抗矩和模板截面慣性矩取寬度為1m進行計算，模板在橋縱向按均布荷載作用下的三跨連續(xù)梁計算，跨度為：0.3m+0.3m+0.3m 1、強度計算 ，=0.3m 滿足要求。 2、剛度計算 ，=0.3m 滿足要求。 綜上所述模板滿足要求。 5.1.1.2底模下背肋10cm×10cm方木計算 10cm*10cm方木小楞計算模型 方木順橋項布置，取倒角位置其支撐間距為0.6m進行計算。 1、強度計算 截面慣性矩： 截面抵抗矩： ，1=0.6m 滿足要求。 2、剛度計算 ，=0.6m 滿足要求。 綜上所述方木背肋滿足要求。 5.1.1.3方木下分配梁計算 方木下分配梁分為10cm×10cm方木和雙鋼管形式，其中在倒角處采用10cm×10cm方木，其余均為2根φ48x3.0鋼管，橫橋向跨徑為0.6m。 鋼管截面慣性矩： I=π64483-424=10.78cm4 鋼管截面抵抗矩： W=π32483-42448=4.49cm3 1、強度計算 （1）方木分配梁（倒角處） ，=0.6m 滿足要求。 （2）雙鋼管分配梁 ，=0.6m 每一根分配梁額荷載為： δw=Mmaxw=4404.49=98MPa<δ=145MPa滿足要求。 2、剛度計算 （1）方木分配梁（倒角處） ，=0.6m 滿足要求。 （2）雙鋼管分配梁 ，=0.6m 每一根分配梁額荷載為： f=0.677×ql4100EI=0.677×7.91×6004100×205000×107800=0.314mm<〔f〕=L400=600400=1.5mm滿足要求。 綜上所述分配梁滿足要求。 5.1.2頂板側(cè)模組合計算 新澆筑混凝土對側(cè)面模板的壓力標準值 混凝土側(cè)壓力按下列兩公式計算，并取其中的較小者： F = 0.22γct0β1β25.1.2-1 F= γcH5.1.2-2 式中：F──新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力(kPa)； h──為有效壓頭高度(m)； υ──混凝土的澆筑速度(m/h)(取0.5m/h)； t0──新澆混凝土的初凝時間(h)(取6小時)； γc──混凝土的容重(kN/m3)(取25kN/m3)； β1──外加劑影響修正系數(shù)(取1.0)； β2──混凝土坍落度影響修正系數(shù)(暫定為1.15)。 混凝土側(cè)壓力標準值： 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，最大側(cè)壓力為26.83kPa，混凝土側(cè)壓力的有效壓頭高h=26.8325=1.07m。 傾倒混凝土產(chǎn)生的水平壓力為4kN/m2 5.1.2.1模板計算 1、強度驗算 ，=0.4m 滿足要求。 2、剛度計算 ，=0.4m 滿足要求。 綜上所述模板滿足要求。 5.1.2.2模板后方木背肋計算 1、強度驗算 ，=0.5m 滿足要求。 2、剛度計算 ，=0.5m 滿足要求。 綜上所述方木背肋滿足要求。 5.1.2.3方木后分配梁計算（2根φ48鋼管） 1、強度驗算 ，=0.6m 單根鋼管荷載為：23.45÷2=11.72 δw=Mmaxw=2934.49=65.3MPa<δ=145MPa滿足要求。 2、剛度計算 ，=0.6m 單根鋼管荷載為：16.74÷2=8.37 f=0.677×ql4100EI=0.677×8.37×6004100×205000×107800=0.332mm<〔f〕=L400=600400=1.5mm滿足要求。 綜上所述分配梁滿足要求。 5.1.2.4對拉螺栓計算 每根螺栓承受的拉力為： ，水平間距為0.6m，層間距為0.5m 采用直徑Φ14mm的對拉螺栓，凈截面積為105mm2，每根螺栓可承受拉力為：S=105x215=22575N=22.6kN＞14.36kN 綜上所述對拉螺栓滿足要求。 5.1.3碗扣式支架計算 支架搭設(shè)高度按7.2m計，立桿縱、橫距為0.6m，立桿伸出頂層水平桿長度為0.45m。 5.1.3.1風荷載計算 1、風荷載標準值計算 作用在模板支撐架上的水平荷載標準值按下式計算： ωκ=μzμsω0 其中 μs—風荷載體型系數(shù)，本方案腳手架屬于半封閉狀態(tài)，查表得μs=1.3φ；其中φ取0.8，An為擋風面積，Aw為迎風面積；； μz—風壓高度變化系數(shù)，查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）取2.91； ω0—基本風壓值（KN/㎡），查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）取0.55； 則ωκ=2.91×1.3×0.8×0.55=1.66kN/m2 2、風荷載在立桿中產(chǎn)生的軸向力計算 架體內(nèi)力計算時，應將風荷載化解為每一節(jié)點處的集中荷載ω。 ω=ωklah=1.66×0.6×1.2=1.195KN 節(jié)點集中荷載ω在立桿中產(chǎn)生的內(nèi)力ωv按下式計算： ωv=hLxω=1.20.6×1.195=2.39KN 模板支架共6步，風荷載在立桿中產(chǎn)生的最大軸向壓力 q=n-1ωv=6-1×2.39=11.95KN 5.1.3.2立桿軸向力計算 1、不組合風荷載時單根立桿軸向力： 支架自重按支架高度乘以0.1344kN/m計算，可得單根立桿自重為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、組合風荷載時單肢立桿軸向力： 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立桿穩(wěn)定性驗算 1、不組合風荷載時 單肢立桿軸向承載力應符合N≤φAf N—軸向力設(shè)計值(kN)，N=25.93kN； φ—軸心受壓穩(wěn)定系數(shù),由長細比λ=L0/i 查表得到，L0是立桿計算長度（m）。當架體外側(cè)四周及中間設(shè)置了縱橫向剪刀撐并滿足碗扣式腳手架規(guī)范構(gòu)造要求時，立桿計算長度L0=h+2a，a為立桿伸出頂層水平桿長度。L0=1.2+2×0.45=2.1m。 立桿支架采用碗扣式支架，材料壁厚 3.0 mm（考慮到目前市場上鋼管質(zhì)量參差不齊，部分鋼管的壁厚達不到3.5mm，所以驗算時按照壁厚3mm），外徑φ48 mm。上下托均采用可調(diào)式上下托，剪刀撐采用外徑φ48 mm普通鋼管，壁厚3.0 mm。則： i—立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm) ,i=1.595cm； A—立桿截面面積(cm2),A=4.24cm2； f—鋼管抗壓強度設(shè)計值N/mm2,f=205N/mm2； 立桿長細比λ=L0/i=210/1.595=132。 按照長細比查表得到軸心受壓立柱的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.386； 25.93<0.386×4.24×102×205/1000=33.55KN，滿足要求! 2、組合風荷載時 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 滿足要求！ 綜上所述立桿的穩(wěn)定性滿足要求。 5.1.3.4架體抗傾覆驗算 支架應按砼澆筑前和砼澆筑時兩種工況進行抗傾覆驗算，抗傾覆驗算應滿足下式要求： γ0M0≤Mr Mr—支架的抗傾覆力矩設(shè)計值 M0—傾覆力矩設(shè)計值 支架抗傾覆計算取該框構(gòu)橋中間一跨進行驗算，模板支架總高8.5m,寬度18.6m，長度為19.2m，立桿橫距0.6m，共32根，縱距0.6m，共33根，橫桿共7層。 支架總重：32×33×7.2×0.1344kN.m=1021.9kN 模板及背肋總重：20×15×0.35=105kN 鋼筋混凝土重：22.43×15×26=8747.7kN 施工人員、材料及機具、傾倒砼沖擊荷載及振搗荷載： 20×15×(2.5+2+2)=1950kN 1、砼澆筑前架體抗傾覆驗算 混凝土澆筑前，支架在搭設(shè)過程中，傾覆力矩主要由風荷載對混凝土側(cè)模產(chǎn)生。 (1)風荷載傾覆力矩計算 作用在混凝土模板的平風荷載標準值： ωk1=2.91×11.56×0.55×20=49.9kN/m 風荷載作用下的傾覆力矩M0=1.4×49.9×1×8.5=593.8KN.m (2)架體抗傾覆力矩計算 架體、模板自重荷載標準值如下： 1021.9+105=1126.9kN 架體自重作用下產(chǎn)生的抗傾覆力矩 Mr=0.9×1126.9×18.6×18.6/2=175438kN.m MrM0=175438593.8=295.4>1.3, 抗傾覆驗算滿足要求! 2、砼澆筑時架體抗傾覆驗算 混凝土澆筑時，支架的傾覆力矩主要由泵送混凝土或不均勻堆載等因素產(chǎn)生的附加水平荷載產(chǎn)生，附加水平荷載以水平力的形式呈線荷載作用在支架頂部外邊緣上?？箖A覆力矩主要由鋼筋、混凝土和模板自重等永久荷載產(chǎn)生。 (1)附加水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩計算 附加水平荷載取豎向荷載5%： (8747.7+1950)×5%=534.89kN 附加水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩：M0=1.4×534.89×8.5=6365.1KN.m (2)架體抗傾覆力矩計算 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, 抗傾覆驗算滿足要求! 綜上所述架體整體抗傾覆滿足要求! 5.2框構(gòu)橋側(cè)墻模板計算 本橋位三孔框構(gòu)橋，最外側(cè)兩道側(cè)墻截面尺寸寬×高=1.0m×6.6m，中間兩道隔墻截面尺寸寬×高=0.9m×6.6m；墻身一次成型，采用坍落度為18cm的C40混凝土，澆筑速度為1.0m/h；計劃采用長為1.5m，寬（高）為1.2m的組合鋼模板，在模板背設(shè)豎向小楞，間距為0.5m,外側(cè)設(shè)橫向主梁，水平間距為0.6m；小楞和主梁均采用2根根φ48x3.0鋼管，對拉筋為φ14mm，間距為0.5m×0.6m；單塊面板兩側(cè)懸臂0.25m，上下端懸臂0.3m。 5.2.1模板設(shè)計驗算 鋼模板截面慣性矩： 鋼模板截面抵抗矩： 根據(jù)5.1.2章節(jié)中計算模板的側(cè)壓力： F=0.22×25×6.0×1.0×1.15×1＝37.95kPa F=25×6.6=165kPa 按取最小值，最大側(cè)壓力為37.95kPa，混凝土側(cè)壓力的有效壓頭高h=37.9525=1.52m。 傾倒混凝土產(chǎn)生的水平壓力為4kN/m2 1、強度驗算 模板受力可看做為中間連續(xù)兩端懸挑板進行受力計算，其最大撓度在懸挑端頭，最大彎矩在距懸挑端最近的支點。 滿足要求。 2、剛度計算 滿足要求。 綜上所述模板滿足要求。 5.2.2模板后豎向小楞計算（2根φ48鋼管） 1、強度驗算 δw=Mmax2w=10242×4.49=114MPa<δ=145MPa滿足要求。 5.2.3主梁驗算（2根φ48鋼管） 主梁用以加強鋼模板結(jié)構(gòu)的整體剛度和調(diào)整平直度,故，此處免于驗算。 5.2.4對拉螺栓計算 水平間距為0.5m，豎向距為0.6m每根螺栓承受的拉力為： 采用直徑Φ14mm的對拉螺栓，凈截面積為105mm2，每根螺栓可承受拉力為：S=105x215=22575N=22.6kN＞15.34kN 綜上所述對拉螺栓滿足要求。 6.5地基計算 碗扣支架立桿下部采用底托，施工前在地基表面先換填30cm厚拌3:7灰土，再澆注60cm厚C20砼進行硬化，砼抗壓強度fc＝9.6MPa。 鋼管支架立桿立在底托上，底托為10cm×10cm，立桿受力按45度角對混凝土進行擴散。 根據(jù)前面計算結(jié)果，單根立桿承受的最大荷載為P=N=27.05kN 底托下混凝土受力為： 混凝土下灰土受力為：灰土壓實后的地基承載力 灰土下天熱土層受力為：天然土地基承載力 由上計算可得，地基承載力滿足要求。