碗扣式腳手架滿堂支架設(shè)計(jì)計(jì)算

1、現(xiàn)澆箱梁碗扣式腳手架滿堂支架設(shè)計(jì)計(jì)算摘 要 以*高速公路*互通立交主線K135+525橋左幅第7聯(lián)為例，詳細(xì)論述了碗扣式腳手架滿堂支架現(xiàn)澆箱梁施工支架的設(shè)計(jì)及計(jì)算。關(guān)鍵詞 碗扣式腳手架 滿堂支架 現(xiàn)澆梁施工 設(shè)計(jì) 計(jì)算碗扣式腳手架運(yùn)用于現(xiàn)澆橋梁已是相當(dāng)成熟的技術(shù)，其施工工藝簡(jiǎn)單、操作方便，*高速公路*立交工程中現(xiàn)澆箱梁施工中大量采用該體系支架。1 工程概況1.1 總概況*高速*互通立交位于宜賓市以北約10 km處*鎮(zhèn)，為連接己通車內(nèi)*速公路和擬建的*瀘高速公路而設(shè)，互通區(qū)起點(diǎn)里程為K135+260，終點(diǎn)里程為K137+950，互通區(qū)內(nèi)共設(shè)主線橋4橋，匝道橋6座，橋梁的形式主要為3跨或4跨為一聯(lián)

2、現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。 施工方案確定中對(duì)于地基承載力高、墩柱高度小于15m的橋跨考慮采用碗扣式腳手架搭設(shè)滿堂紅作為支架體系，整個(gè)*互通工程共計(jì)有22聯(lián)現(xiàn)澆箱梁采用該體系。1.2 主線K135+135橋左幅第7聯(lián)本聯(lián)跨上部結(jié)構(gòu)為19+19+15m鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，箱梁高度為1.4m，底板、頂板厚度均為0.25m，橋面寬為12m，底板寬為7.5m，共有408.9m3C40混凝土。下部為1.6×1.6m和1.4×1.4m鋼筋混凝土方墩，墩柱倒角為0.2×0.2m，墩柱平均高度為7m。2 支架初步設(shè)計(jì)2.1 立桿及橫桿的初步設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及初略計(jì)算，來選定立桿間距。腹板重Q1

3、=36.4kn/ m2，空心段重Q2=13kn/m2，底板寬b=7.5m，箱梁長(zhǎng)s=53m，單根立桿允許承載力保守取N=40kn。腹板處每平方米需要立桿根數(shù)：1.2Q1/N=1.1；取安全系數(shù)1.3，則為1.43。空心段每平方米需要立桿根數(shù)：1.2Q2/N=0.4；取安全系數(shù)1.3，則為0.52.所以選定空心段底板立桿縱橫向間距為：0.9×0.9=0.81m21/0.52=1.92 m2，滿足要求。腹板及中、端橫梁等實(shí)心處立桿間距為：0.6×0.9=0.54m21/1.43=0.70 m2，滿足要求。由于箱梁高僅為1.4m，立桿間距一般取1.2m。2.2 底模、縱橫梁的初步

4、確定底模采用竹膠板。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于箱梁高度僅為1.4m，一般選用1.5cm厚的高強(qiáng)度竹膠板?？v橫梁均采用方木，寬度均為0.1m，方木允許受彎強(qiáng)度為=12Mpa，縱梁高為h1，橫梁高為h2。據(jù)經(jīng)驗(yàn)及初略計(jì)算，來選定縱梁的高度、橫梁的高度及橫梁間距。橫梁間距一般選擇0.3m。由公式h= 得，h1=0.13m，故取0.15m；h2=0.09m，取0.1m。2.3 碗扣式滿堂支架搭設(shè)布置圖3 支架檢算碗扣式腳手架滿堂支架豎向力傳遞過程：箱梁鋼筋混凝土和內(nèi)模系統(tǒng)的自重及施工臨時(shí)荷(活載)通過底模傳遞到橫梁上，橫梁以集中荷載再傳遞給縱梁，縱梁以支座反力傳遞到每根立桿，立桿通過底托及方木傳遞至鋼筋混凝土基礎(chǔ)

5、、地基。下面以這種力的傳遞方式依次對(duì)支架的底模、橫梁、縱梁、立桿、地基承載力進(jìn)行檢算。3.1 荷載計(jì)算 豎向荷載計(jì)算本橋鋼筋混凝土配筋率>2%，所以鋼筋混凝土自重取26Kn/m3，以K135+525橋左幅第7聯(lián)為例，箱梁混凝土體積為408.9m3，所以按照最不利工況，將翼緣板部分的混凝土重量折算到地板上，混凝土的自重如下計(jì)算：F1=V×÷V=32.24kn/m3式中：V為整聯(lián)箱梁混凝土體積； 為鋼筋混凝土的容重，取26KN/m3； v為除去翼緣板箱梁混凝土體積。對(duì)于腹板、橫梁等實(shí)心段，混凝土高度h1=1.4m，空心段混凝土高度為h2=0.5m。故，實(shí)心段混凝土自重：F

6、1a=F1×h1=45.14kPa，空心段混凝土自重：F1b= F1×h2=16.12kPa。模板自重，一塊1.22m×2.44m竹膠板的質(zhì)量為32kg：F2=32kg×9.8N/kg÷(1.22m×2.44m)=105.35Pa縱橫梁方木荷載：方木：g1=0.1m×0.1m×7.5m×（1/0.25+1）×÷(7.5m×1m)=0.375kpa方木：g2=0.1m×0.15m×11×÷7.5m=0.165kpa式中：取內(nèi)模及支撐荷載，

7、取3kpa：F3=3kpa臨時(shí)荷載施工人員及機(jī)具：G1=2.5kPa振搗荷載：G2=2.0 kPa 則臨時(shí)荷載為：G=4.5kpa 水平荷載計(jì)算混凝土振搗時(shí)對(duì)側(cè)模的荷載?。盒聺不炷翆?duì)側(cè)模的最大側(cè)壓力： 式中：k -外加劑影響修正系數(shù)，取1.2 -混凝土澆注速度，取0.5 -有效壓頭高度， -混凝土入模溫度，取15則有：一般應(yīng)計(jì)算風(fēng)載，但是由于宜賓地區(qū)常年均為微風(fēng)，可以不考慮風(fēng)載。 3.2 底模驗(yàn)算A、模板的力學(xué)性能（取10cm寬度模板進(jìn)行計(jì)算）彈性模量（廠家提供數(shù)據(jù)）E=948Mpa截面慣性矩I=bh3/12=0.1×0.0153/12=2.813×10-8m·

8、截面抵抗矩W= bh2/6=0.1×0.0152/6=3.75×10-6m3 B、模板受力計(jì)算底模下的橫梁間距30cm，可以把底模簡(jiǎn)化為三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。按照最不利工況，對(duì)腹板、橫梁等實(shí)心段進(jìn)行驗(yàn)算，空心段荷載較實(shí)心段小，故不進(jìn)行驗(yàn)算。強(qiáng)度檢算荷載組合為：+；剛度檢算荷載組合為：+底模強(qiáng)度檢算q=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.2 kPaq=q×0.1m=64.2×0.1=6.42kN/mMmax=1/10×ql2=0.040 kN·m=Mmax/W=15.4MP

9、aW=47MPa 滿足要求。本支架各部件（除去立桿）均為受彎構(gòu)件，僅需要檢算彎矩，下同不再贅述。底模剛度驗(yàn)算q=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=57.87 kPaq=q×0.1m=57.87×0.1=5.79kN/mf=0.689×ql4/100EI=0.19mmf=0.3m/400=0.75mm 滿足要求。3.3 橫梁檢算A.橫梁力學(xué)性能彈性模量E=10×103Mpa 截面慣性矩I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.1×0.

10、12/6=0.167×10-3m3B、橫梁受力計(jì)算橫梁間距0.3cm，可以把橫梁簡(jiǎn)化為三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。按照最不利工況，對(duì)腹板、橫梁等實(shí)心段進(jìn)行驗(yàn)算，空心段荷載較實(shí)心段小，故不進(jìn)行驗(yàn)算。按照最不利工況，對(duì)腹板、橫梁等實(shí)心段和空心段分別進(jìn)行驗(yàn)算。強(qiáng)度檢算荷載組合為：+；剛度檢算荷載組合為：+ 橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算q=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.2 kPaq=q×0.3m+g=19.34kN/m式中g(shù)為方木自重，g=7.5kn/m3×0.1m×0.1m=0.075kn/mMmax=1/10&

11、#215;ql2=0.7 kN·m=Mmax/W=4.2MPaW=12MPa 滿足要求。最大支座反力R=11ql/10=11×19.34×0.6/10=12.76kn橫梁剛度驗(yàn)算q=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=57.87 kPaq=q×0.25m+g=57.87×0.25+0.075 =17.44kN/m式中g(shù)為方木自重，g=7.5kn/m3×0.1m×0.1m=0.075kn/mf=0.689ql4/100EI=0.9mmf=0.6m/400=1.5mm 滿足要求。3.4 縱梁

12、驗(yàn)算A.縱梁的力學(xué)性能彈性模量E=10×103Mpa 截面慣性矩I=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3B、縱梁驗(yàn)算對(duì)腹板等實(shí)心段縱梁進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)榭缍纫恢?，所以如果?shí)心段縱梁滿足要求，空心段也能滿足要求，故不對(duì)空心段的縱梁進(jìn)行驗(yàn)算。實(shí)心段簡(jiǎn)化為三跨連續(xù)梁進(jìn)行驗(yàn)算，并且集中荷載對(duì)稱布置。 縱梁受到10個(gè)橫梁集中荷載和自重均布荷載的作用，計(jì)算彎矩和撓度的時(shí)候，可以按照集中荷載和均布荷載兩種形式進(jìn)行疊加。集中荷載P=R=12.76KN均布荷載q=11

13、.261 ×9.8=0.110kN/M,縱梁自重為11.261kg/mMmax=0.244Pl+0.1ql2=3.12 kN·m =Mmax/W=8.32MPaW=12MPa 滿足要求。 f=1.883Pl3/100EI+0.689ql4/100EI=0.6mmf=0.9m/400=2.25mm 滿足要求。 支座最大反力：R=2.267P+P+1.1ql=41.8KN3.5 立桿檢算立桿的檢算，很多資料采用單根立桿所承受的投影面積荷載這種簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行計(jì)算，而在理論上應(yīng)該采用縱梁對(duì)立桿的支座反力進(jìn)行計(jì)算。下面按這兩種方式分別進(jìn)行計(jì)算。3.5.1 立桿計(jì)算模型立桿選用4.8&

14、#215;3.5鋼管，計(jì)算模型為兩端鉸支。彈性模量E=2.1×105Mpa 截面慣性矩I=10.78×10-8m4截面抵抗矩W= 4.40×10-6m3慣性積i=1.59×10-2m柔度=ul/i=1.0×1.2/1.59×10-2m=75.47， 單根立桿承受的荷載A、腹板處單根立桿豎向荷載荷載組合為：F=+,圖式如下F= F1a×1.2+F2×1.2+ (g1+g2)×1.2+F3×1.2+G×1.4=64.84kpa每個(gè)立桿上荷載：F=F×0.6m×0.9m=

15、64.84×0.6×0.9=35.01knB、空心段單根立桿豎向荷載荷載組合為：F=+,圖式如下F= F1a×1.2+F2×1.2+ (g1+g2)×1.2+F3×1.2+G×1.4=30kpa每個(gè)立桿上荷載：F=F×0.6m×0.9m=30×0.9×0.9=24.3kn投影法所得單根立桿最大承受豎向荷載為35.01kn，小于支座反力法所得的41.8kn。所以以下檢算以支座反力法進(jìn)行計(jì)算。 立桿強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算A、單根立桿強(qiáng)度計(jì)算=F/A=41.8kn/478mm2=87MPa=170M

16、PaK=Af/F=170/87=2>1.3 滿足要求。式中：安全系數(shù)；支架鋼管設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度；鋼管有效截面積。B、立桿穩(wěn)定性檢算=75.47，查規(guī)范得穩(wěn)定系數(shù)為 =0.76=F/A =41.8/478=87MPa0.76×170=129.2MPa 滿足要求。3.6 地基承載力檢算地基處理應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地基情況確定，對(duì)于地基為巖石的，可以考慮直接將底托支撐在混凝土墊層上，承載力及沉降量均能滿足要求。而對(duì)于表面軟土的淺軟基則考慮換填處理，保證壓實(shí)度地分層碾壓，這樣處理承載力及沉降量完全能滿足施工要求。*高速*立交采用滿堂支架施工的地基情況基本上就是以上兩種。 荷載計(jì)算支架通過方木或底托

17、、混凝土基層、碎石基層、地基層層施加荷載，其中，底托長(zhǎng)寬為10cm，方木為10×10cm，混凝土基層采用15cm厚C15素混凝土，碎石基層厚30cm，基底為碎石土。單根立桿傳遞上部荷載為41.8kn，腳手架自重為2.20Kn(按照最高24米墩柱計(jì)算，橫桿布距0.6m)，地基承載力檢算按支墊方式分別進(jìn)行檢算。 地基承載力檢算A、底托直接支撐在混凝土硬化面上地基承載力檢算：底托長(zhǎng)和寬為0.1m，混凝土厚0.15m，按45°角擴(kuò)散應(yīng)力近似計(jì)算，則路基基底承壓面積為0.4m×0.4m=0.16m2，故地基承載力為：=F/A=275 MPa<=400kpa 滿足要求。式中為弱風(fēng)化泥巖容許承載力400500kpa，取400kpa。B、底托設(shè)10×10cm方木上，混凝土厚0.15cm，按45°角擴(kuò)散應(yīng)力近似計(jì)算，則路基基底承壓面積為0.4m×0.6m=0.24m2，故地基承載力為：=F/A=183 MPa<=200kpa 滿足要求。式中為地基處理后承載力要求，取200kpa。