满堂碗扣式支架计算书.doc

'满堂式碗扣支架支架设计计算一、北三环支架计算与基础验算（1）WJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管；（2）立杆、横杆承载性能：立杆横杆步距（m）允许载荷（KN）横杆长度（m）允许集中荷载（KN））允许均布荷载（KN）0.6400.94.5121.2301.23.571.8251.52.54.52.4201.82.03.0（3）根据《工程地质勘察报告》，本桥位处地基容许承载力在90Kpa以上。(一)荷载分析计算（1）北三环桥实体荷载：桥向各断面荷载分布如下：横桥向荷载分布图 （2）模板荷载q2：a、内模（包括支撑架）：取q2－1=1.2KN/m2；b、外模（包括侧模支撑架）：取q2－2=1.2KN/m2；c、底模（包括背木）：取q2－3=0.8KN/m2；（3）施工荷载：因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取q3=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：按支架搭设高度≤10米计算：q4=1.5(钢管)+0.85(分配梁)=2.35KN/m2。（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2KN/m2。(二)、碗扣立杆受力计算(1)在1-1断面腹板位置，最大分布荷载：q＝qb+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=29.99+1.2+0.8+2+2.35+2=38.34KN/m2碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.9×38.34=20.7KN<[N]=30KN（2）在1-1断面底板位置，最大分布荷载q=qa+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=18.59+1.2+0.8+2+2.35+2=26.94KN/m2碗扣立杆分布90cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，则单根立杆受力为：N＝0.9×0.9×26.94=21.82KN<[N]=30KN(3)1-1断面翼缘板位置立杆计算：q=qc+q2-2+q3+q4+q5=11.43+1.2+2+2.35+2=18.98KN/m2碗扣立杆分布为外侧90cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，单根立杆最大受力为：N＝0.9×0.9×18.98=15.37KN<[N]=30KN（4）在2-2断面腹板板位置，最大分布荷载q=qb+q2-1+q2-3+q3+q4+q5 =33.05+1.2+0.8+2+2.35+2=41.4KN/m2碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.9×41.4=22.36KN<[N]=30KN(5)2-2断面底板位置立杆计算：q=qa+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=24.46+1.2+0.8+2+2.35+2=32.81KN/m2碗扣立杆分布为60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，由单根立杆最大受力为：N＝0.6×0.9×32.81=17.72KN<[N]=30KN(6)3-3断面底板位置:q=qa+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=53.4+1.2+0.8+2+2.35+2=61.75KN/m2碗扣立杆分布为60cm×90cm,横杆层距(即立杆步距)60cm,则单根立杆受力为：0.6×0.9×61.75=33.34KN<[N]=40KN(7)3-3断面腹板板位置:q=qb+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=37.68+1.2+0.8+2+2.35+2=46.03KN/m2碗扣立杆分布为60cm×90cm,横杆层距(即立杆步距)120cm,则单根立杆受力为：0.6×0.9×46.03=24.86KN<[N]=30KN经以上计算，立杆均满足受力要求。由于我部采用碗扣式满堂支架，经试验证明，碗扣式满堂支架是扣件式满堂支架稳定性的1.15倍（＜＜砼模板与支架技术＞＞)。（三）、地基受力计算　　　由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为粉土、细砂、粉质粘土，地基的承载力最小为90kpa，无软弱下卧层。各部位地基受力如下表：箱梁部位荷载（KN）受力面积（m2)地基受力(Kpa)1-1腹板20.70.6*0.938.341-1底板21.820.9*0.926.941-1翼缘板15.370.9*0.918.982-2腹板22.360.6*0.941.42-2底板17.720.6*0.932.813-3底板33.340.6*0.961.753-3腹板24.860.6*0.946.03 （四）、支架立杆稳定性验算碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：公式：N≤[N]=ΦA[ó]碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2,A3钢，I＝10.78*104mm4则，回转半径λ=（I/A）1/2=1..58cm，步距h=120cm、h=60cm。长细比λ＝L/λ=120/1.58=75.9<[λ]=150取λ＝76；长细比λ＝L/λ=60/1.58=37.9<[λ]=150取λ＝38；此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表Φ＝0.744，Φ＝0.893，[ó]=205MPa[N]=0.744×489×205=74582.28N=74.6KN[N]=0.893×489×205=89518N=89.6KN支架立杆步距120cm中受最大荷载的立杆位于3-3断面腹板处，其N＝24.86KN；立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于3-3断面底板处位置，其N＝33.34KN（见前碗扣件受力验算）由上可知：3-3断面腹板处：24.86KN＝N≤[N]=74.6KN3-3断面底板处：33.34KN＝N≤[N]=89.6KN3-3断面腹板处：n＝n=[N]/N＝74.6/24.86＝3＞23-3断面底板处：n＝n=[N]/N＝89.6/33.34＝2.69＞2结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。（五）、地基沉降量估算（1）假设条件：E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。（2）按照弹性理论方法计算沉降量：S=S——地基土最终沉降量；p——基础顶面的平均压力；按最大取值P＝62Kpab——矩形基础的宽度；0.6mμ、E0——分布为土的泊松比和变形模量；μ=0.2 ω——沉降影响系数，取1.12E0=[1-2μ2/(1-μ)]EsEs=10.05MpaE0=9.045最终沉降量S＝62×10-3×0.6×1.12×(1-0.22)/9.045=4.4mm（六）、分配梁受力计算（1）10cm×15cm木方10×15cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，即：[σw]＝12Mpa，E＝9×103，10cm×15cm方木的截面特性：W＝10×152/6＝375cm3I=10×153/12=2812.54cm4a.在3-3断面底板位置：10cm×15cm纵向分配梁验算：3-3断面底板部位的砼荷载q=53.4KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为60cm.a)、P计算：10×10cm横向分配梁间距为30cm,其分配情况如上图：p=q×l横×0.3＝53.4×0.6×0.3=9.612KNb)强度计算：因为p在跨中，数量n为3，n为奇数，l=900mm， 所以Mmax=（n2+1）pl/8n=（32+1）×9.612×0.9/（8×3）=3.6KN/m=3.6×106N/mmσw=Mmax/w=3.6×106/375×103＝9.6MPa<[σw]=12MPa满足要求c)挠度计算：根据n=3,n为奇数，l=900mmWmax=（5×n4+2n2+1）pl3/384n3EI=（5×34+2×32+1）×9.612×103×9003/384×33×9×103×2812.5×104＝1.13mm[ω]=1.5mm，面板的背带应调整25cm。（4）背带10cm×10cm木方计算a荷载：1-1断面底板部位进行计算， q1=18.59KN/m2计算模式：因分配梁为横桥向布置，跨径为90cm的连续梁，简化为90cm简支梁进行计算：b强度验算弯矩M和应力σ：A－A断面：M＝qL2/8=5.58×0.92/8=0.56KN.mσ=M/W=0.56×103/(0.1×0.12/6)=3.36MPa<[σ]=12MPa满足受力要求c刚度验算A－A断面：ωmax=5qL4/(384EI)=5×5.58×103×0.94/[384×8.5×109×(0.1×0.13/12)]=0.67mm＜L/500=900/500=1.8mm满足受力要求d抗剪验算[τ]=1.7MpaA－A断面：τ=qL/A=5.58×103×0.9/(0.10×0.1)=0.50Mpa＜[τ]=1.7Mpa满足受力要求。（八）、门洞布置及验算1.门洞布置设置机动车门洞2个，门洞净宽4m，高4.5m。 设置钢管门柱。门柱下部为钢筋混凝土条形扩大基础，扩大基础顶面预埋16mm厚钢板，门柱与钢板之间焊接，焊接方式为围焊，四周设加劲缀板;门柱上设置工字钢纵梁。门柱钢管采用热轧无缝钢管，直径Φ351mm，壁厚16mm，计算长度4.5m。门洞立柱设三排，每排间距1m，每根立柱上部设封口钢板，钢板厚16mm。每排门柱上设一道32b号工字钢横梁（横桥向），横梁上根据支架横桥向排距依次布设40a号工钢纵梁，其上铺放15cm×15cm枕木搭设满堂支架。所有型钢间连接点均点焊加固，各向型钢横纵梁间设联系杆，提高传力体系整体性。门洞顶部应搭设不透水防护棚，保证下部行车及行人安全。具体形式见门洞结构布置图。各种钢管及型钢必须是有生产资质的厂家生产，质量标准要满足相关规范要求。使用前要逐件进行外观和质量检查，决不允许有裂痕、变形或锈蚀等缺陷的构件使用。2.门洞验算(1)净宽4m，斜宽5m，高4.5m，跨越门洞纵梁为40a号工字钢，纵梁最大间距0.9m，最小间距0.3m。纵梁：I=21700cm4，E=2.1×105MPa，W=1090cm3,每片纵梁自重405.6kg。横梁：I=11600cm4，E=2.1×105MPa，W=726cm3,每片横梁单位长度自重57.7kga、纵梁验算 箱梁底板19m范围内按支架间距考虑29片‘纵梁，则纵梁总重为：0.4056×29×9.8/19=6.07kN/m门洞上部支架自重：2.35KN/m2Ix＝21700cm4Wx=1090cm3q总=53.4kN/m2M=q总L2/8=（53.4×0.6＋6.42）×52/8=120.2kN·mσw=M/Wx=110.3MPa＜[σw]=145MPa强度满足要求。δ＝5q总L4/384EI=5×(53.4×0.6＋6.42)×54/384×2.1×105×21700×10-8=0.007mm＜［500/400］,刚度满足要求。b、横梁验算横梁承受由纵梁及上部荷载传来的力，由于门洞立柱间距为1m，则按照简支梁验算跨度L=1.0m时工字钢的受弯及剪切破坏：横梁单位长度荷载：0.58KN/m；纵梁自重传递到横梁上的线荷载：6.42×19/5=24.4kN/m；Ix＝11600cm4Wx=726cm3q总=53.4kN/m2M=q总L2/8=（53.4×0.6＋24.4+0.58）×12/8=7.13kN·mσw=M/Wx=9.8MPa＜[σw]=145MPa强度满足要求。δ＝5q总L4/384EI=5×(53.4×0.6＋24.4+0.58)×14/384×2.1×105×11600×10-8=0.03mm＜［1/400］,刚度满足要求。 (2)门柱承受竖向力G=q总×S/n=53.4×73.55/20=196.4kNΦ351×16mm钢管的面积，钢管回转半径为：门柱间设横向及斜向联系杆以增加受力，门柱受压验算长度按4m计算：长细比查《钢结构设计规范》（GB50017-2003），得.强度验算：抗压强度故满足要求。稳定性验算：，满足要求。门洞立柱扩大基础采用C20素砼，基础与地面基础面积S=长×宽=19×1.0=19m2；上部结构传递到扩大基础上的总荷载G总=q总×S/3=53.4×73.55/3=1309.2KN。门洞下部扩大基础地基承载力验算：P=G总/S=1309.2/19=68.9KPa＜[260KPa]实测值地基承载力满足要求。'