边跨现浇段碗扣式支架计算.doc

箱梁碗扣式支架计算书一、 工程概括略二、 计算依据和规范1、 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)2、 公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）3、 建筑结构荷载规范(GB50009-2001)4、 木结构设计规范（GB 50005-2003）5、 钢结构设计规范（GB 50017-2003）7、 路桥施工计算手册周水兴等编著 三、 支架模板方案1、模板箱梁底模拟采用10 mm的钢模，侧模采用4 mm的钢模，内膜采用15 mm的竹胶板。钢模板容许应力 0=140MPa,弹性模量E=2.06*105MPa。2、纵横向方木纵向方木截面尺寸为15*15cm，放置于顶托上。横向方木截面尺寸为10*10cm，放置于纵向方木上，间距为30cm。方木的力学性能指标按木结构设计规范GB 50005-2003中的TC13A类木材按乘以相应的条件折减系数取值，则：0=12*0.9=10.8MPa，E=10*103*0.85=8.5×103MPa，容重取6KN/m3。 3、支架支架采用碗扣式脚手架，碗扣支架钢管为48、d=3.5mm，材质为A3钢，轴向容许应力0=215 MPa。详细数据可查表1。表1 碗扣支架钢管截面特性外径d(mm)壁厚t(mm)截面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i（mm）每米长自重（N）483.54.89*1021.219*1055.08*10315.7838.4支架布置：横距：腹板下600mm，箱室底板和翼缘板处900mm；纵距：均取900mm，横杆步距1200mm，剪刀撑每三道设置一道，具体布置见下图：横桥向：截面支架布置示意图 单位：cm横桥向：截面支架布置示意图 单位：cm顺桥向支架布置示意图 单位：cm 四、计算假定a、 翼缘板砼（区）及模板重量由板下支架承担；b、 、区顶板、底板及腹板砼及模板重量由底板模板承担，底板面积按实际底板面积加上腹板垂直投影面积；c、 区顶板砼通过内模由底板模板承担；d、 支架连接按铰接计算；e、 荷载按下图分解。取如下截面计算是偏安全的 截面截面图 五、荷载计算： 1、新浇混凝土自重荷载q1: 钢筋砼容重=26kN/m3 2、模板及方木q2=1.0kN/ m 2 3、施工人员、施工料具荷载按均布施工荷载q3=2.5kN/m2 4、混凝土振捣时产生的荷载q4=2kN/ m 2 5、混凝土振捣时产生的冲击荷载q5=2kN/ m 2按上图计算荷载翼缘计算截面取截面段，厚度为80cm，底板为130cm，腹板厚度为200cm。则荷载为：翼缘区（区）：q1=13kN/m 2腹板区（、区）：52kN/m 2底板区区：33.8kN/m 2根据路桥施工计算手册，验算强度时，荷载组合为15，验算刚度时， 荷载组合为1、2,荷载分项系数，混凝土自重荷载和模板荷载取1.2，其余荷载取1.4。六、强度、刚度及变形验算1、 底模 底模采用15mm竹胶板，计算时按三跨连续梁考虑，因底模下的横向方木间距为30cm，故底模的计算跨径为30cm，底模宽度取1m，因腹板区荷载最大，故取腹板区进行验算。 模板的弹性模量E=2.06×105MPa，I=1/12*1000*103=83333mm4（1） 、强度验算 荷载组合 q=1.2*（52+1）+1.4*（2.5+2+2）=72.7kN/m 底板弯矩最大值MmAX= qL2/10=0.1*72.7*0.32=0.65kN.m 模板的抗弯刚度W=1/6*B*H2=1/6*1000*102=16667mm3 则模板承受的应力为=MmAX/W=0.65*106/16667=39.00MPa<50Mpa 故模板的强度满足要求。（2）、刚度验算 荷载组合 q=1.2*（52+1）=63.6kN/m 2 则最大挠度为 f=ql4/150EI=63.6*3004/(150*2.06×105*281250) =0.06mm<f=300/400=0.75mm 故模板的刚度满足要求。2、 横桥向方木横桥向方木放置于顺桥向方木上面，横桥向方木规格采用10cm×10cm，方木间距按30cm布置，计算模型简化为三跨连续梁计算，计算跨径为腹板区0.6m，底板区和翼缘区0.9m，忽略方木自重的影响。E=10*103*0.85=8.5×103MPa， I=1/12*100*1003=8.33×106mm4。 （1）、强度验算荷载组合：腹板区：q=（1.2*（52+1）+1.4*（2.5+2+2）*0.3=21.81kN/m 底板区：q=（1.2*（33.8+1）+1.4*（2.5+2+2）*0.3=15.26kN/m 翼缘区：q=（1.2*（20.8+1）+1.4*（2.5+2+2）*0.3=10.58kN/m 最大弯矩：腹板区： MmAX= qL2/10=0.1*21.81*0.62=0.79kN.m底板区： MmAX= qL2/10=0.1*15.26*0.92=1.24kN.m翼板区： MmAX= qL2/10=0.1*10.58*0.92=0.86kN.m底板区的最大弯矩最大，故用底板区的最大弯矩计算 W=1/6*B*H2=1/6*1000*10002=1.67×105mm3 =MmAX/W=7.43MPa<=10.8MPa 故横向方木的强度满足要求。（2）、刚度验算 荷载组合：腹板区：q=1.2*（52+1）*0.3=19.08kN/m 底板区：q=1.2*（33.8+1）*0.3=12.53kN/m 翼板区：q=1.2*（20.8+1）*0.3=7.85kN/m 则最大挠度为： 腹板区： f=ql4/150EI=19.08*6004/(150*8.5×103*8.33×106) =0.23mm<f=600/400=1.5mm 底板区： f=ql4/150EI=12.53*9004/(150*8.5×103*8.33×106) =0.77mm<f=900/400=2.25mm 因翼板区和底板区的计算跨径相同，而荷载小于底板区，故无需验算 故横向方木的刚度满足要求3、 顺桥向方木纵桥向方木尺寸采用15cm×15cm，放置于碗扣支架的顶托上，承受横桥向方木传递给其的集中荷载，按简支梁模型考虑，计算跨径为90cm。E=10*103*0.85=8.5×103MPa， I=1/12*150*1503=4.22×107mm4。（1）、强度验算横向方木所传递给纵向方木的集中力为：腹板区: P=21.81×0.6=13.09kN 底板区：P=15.26×0.9=13.73kN 翼板区：P=10.58×0.9=9.52kN 纵向方木自重：g6×0.15×0.150.14 kN/m 力学模型按最大正应力布载模式计算：支座反力 腹板区：R(13.09*1.35+0.14*0.9*0.45)/0.9=19.70KN底板区：R(13.73*1.35+0.14*0.9*0.45)/0.9=20.66KN翼板区：R(9.52*1.35+0.14*0.9*0.45)/0.9=14.34KN最大跨中弯距 腹板区：Mmax19.70×0.45-0.14×0.452/2-13.09×0.34.91KN.m底板区：Mmax20.66×0.45-0.14×0.452/2-13.73×0.35.15KN.m翼板区：Mmax14.34×0.45-0.14×0.452/2-9.52×0.33.56KN.m因底板区的弯矩最大，按底板区的最大弯矩计算抗弯刚度W=1/6*150*1502=5.63×105mmmaxMmax /W5.15*106/5.63*1059.15MPa0=10.8 MPa 故纵向方木的强度满足要求。（2）、刚度验算按最大支座反力布载模式计算：集中荷载:腹板区：P=13.09*4-1.4*（2.0+2.0+2.5）*0.9=44.17kN底板区：P=13.73*4-1.4*（2.0+2.0+2.5）*0.9=46.73kN翼板区：P=9.52*4-1.4*（2.0+2.0+2.5）*0.9=29.89kN因底板处的集中荷载最大，取底板处的值进行计算则纵向方木的最大挠度为：fPl3/(48EI)+5ql4/(384EI)46.73*9003/(48*8.5×103*4.22×107)+5*0.14*9004/(384*8.5×103*4.22×107) 1.98mmf0900/4002.25mm 故纵向方木的刚度符合要求。4、 支架立杆计算根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)的规定，脚手架立杆稳定计算的荷载组合为:1、永久荷载+可变荷载 2、永久荷载+0.85(可变荷载+风荷载) 立杆承受顺桥向方木传递给其的荷载，单根立杆在腹板区承受60cm×90cm平面内的荷载，底板区承受90cm×90cm平面内的荷载，翼缘区90cm×90cm承受平面内的荷载。 （1）、不组合风荷载 腹板区： N1=（1.2*（52+1）+1.4*（2.5+2+2）*0.6*0.9=39.26kN底板区： N1=（1.2*（33.8+1）+1.4*（2.5+2+2）*0.9*0.9=41.20kN翼板区因混凝土荷载小于底板区，故总荷载必小于底板区，无需验算底板区支架立杆承受的荷载最大，用其计算支架自重偏保守按15m考虑，G=15*0.235=3.51KN单根立杆所承受的最大竖向力为：N=41.2+3.51=44.71kN横杆步距按1.2m计算，故立杆计算长度为1.2m。长细比=L/i=1200/15.78=76<80,查表得故=0.744，则：N= A=0.744×489×215=78.22kNN<N 符合要求。 （2）、组合风荷载 立杆荷载：建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范，支架立杆的轴向力设计值Nut取不组合风荷载时立杆受压荷载总设计值计算。腹板区：N=（1.2*（52+1）+0.9*1.4*（2.5+2+2）*0.6*0.9=38.77kN底板区：N=（1.2*（33.8+1）+0.9*1.4*（2.5+2+2）*0.9*0.9=40.46kN风荷载：风荷载标准值按下式计算： k=0.7sz0=0.7*1.0*0.78*0.46=0.25 KN/m2 其中 w0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0=V02/1600,V0取27.2m/s，则0=0.46KN/m2； z - 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：偏保守估计取值h=15m, 属C类。z =0.616*（z/10）0.441.14，z=0.78； s - 风荷载体型系数：本工程 取值为1.0；Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×Wk×la×h2/10=0.9×1.4×0.25×0.6×1.22/10=0.027kN·m立杆稳定性验算： =1.05×N/(A)+Mw/W=1.05×40.46×103/(0.744×4.89×102)+0.027×106 /(5.078×103)=124.78MPa<f=215MPa；综上，支架立杆的稳定性满足要求。5、地基承载力立杆下的可调底座尺寸为15cm×15cm，地基处理形式从下到上为换填50cm宕渣并夯实，在宕渣上浇注10cm厚的C20素混凝土。计算考虑扩散角考虑45度，宕渣重度取8KN/m3。则混凝土面的应力为：maxN/A=44.71/0.152=1.99MPa<20Mpa宕渣上层面的作用面积为：A=(0.15+0.1*2)*(0.15+0.1*2)=0.1225m2则应力为maxN/A=44.71/0.1225+0.1*24=367.38KPa宕渣底的作用面积为A=(0.15+0.6*2)*(0.15+0.6*2)=3.32m2则应力为maxN/A=44.71/3.32+0.1*24+0.5*8=19.87KPa故宕渣夯实后的承载力不得小于367.38Kpa，基底地基的承载力不得小于19.87KPa。9