大桥满堂支架设计计算

××大桥满堂支架设计计算满堂支架设计及预拱度设置计算1.脚手架稳定性计算：本计算以53#-57#墩左幅箱梁为例，对满堂支架结构的稳定性和安全性进行了验算。为了便于施工，初拟支架横距0.6m，纵距0.9m,步距1.2m,并在管架间布置剪刀撑。1)荷载计算：I.箱梁自重：G=P/S=r×s×1/S=25×10.50667×1/12..225=21.486KN/m2由于西互通箱梁不规则,故本计算取一个标准横断面,计算其横截面积s,按荷载全部集中在箱梁底板面积上计算,砼容重按25KN/m3计算。s——箱梁纵向1米的底板面积（m2）。II.支架配件自重：0.3KN/m2III.满堂支架上木模及连杆自重：0.75KN/m22)活荷载计算：I.结构脚手架均布活荷载标准值(施工荷载)：3KN/m2II.水平风荷载：Wk=0.7µzµsW0=0.294KN/m2式中Wk——风荷载标准值（KN/m2）；µz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定采用；µs——脚手架风荷载体形系数，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）取值；µs本计算中取1.0；W0——基本风压（KN/m2），按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定采用；W0本计算中取4.0。为了简化计算，脚手架每排立杆承受的结构自重标准值采用该排立杆内，外立杆的平均值。3)荷载组合：I.模板支架立杆的轴向力设计值N，应按下列公式计算：按不组合风荷载情况计算：N=1.2∑NGk+1.4∑NQk=1.2×(21.486+0.3+0.75)+1.4×3=31.24KN/m2∑NQk——模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和；∑NGk——施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。4)立杆稳定性应按下列公式计算：按组合风荷载情况计算：N/（φA）+MW/W≤ƒN——计算立杆段的轴向力设计值Φ—轴心受压构件的稳定系数，Φ=7320/λ2，λ长细比，λ=L0/i；L0——计算长度，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）取值；i——截面回转半径，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）附录B表B表采用；A——立杆的截面面积，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）附录B表B表采用；MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯距，可《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）（5.3.4）采用；ƒ——钢材的抗压强度设计值5)查钢材强度为215MPa,ω-容许挠度3mmI.每根立杆承受荷载计算图见图1-1，模板支架立杆的轴向力设计值N，按不组合风荷载情况计算：则有P=N×La×Lb=31.24×0.6×0.9=16871NLa—管架横距，取0.6m，Lb—管架纵距，取0.9m。用Φ4.8*3mm钢管搭升支架面积：A=424mm2钢管回转半径:i=15.9mm2各立管间布置水平撑上、下两道，并布置剪刀撑。II.按强度计算,支柱受力应力为=N/A=16871N/424mm2=39.8N/mm2215N/mm2，故强度符合要求。III.稳定性计算:长细比:λ=L/I=1200/15.9=75.47其中L为计算长度，一般取横杆步距[N]=∮Af,（步距L取1200mm,I=1.59）（查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》）,轴心受压稳定性系数Φ=0.689,由风荷载设计值产生段弯距MW，可按下式计算（见《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》P17）MW=0.85×1.4Mwk=(0.85×1.4Wklah2)/10=0.045KN•MN/（φA）+MW/W=16871/(0.689×424)+0.045×106/5.08×103=146.33N/mm2215N/mm2可满足要求。IV.挠度计算：求中间跨横杆的挠度,（《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社P375），图1-2因为主要考虑支架的纵向的挠度。而纵向的横杆可按三跨连续梁计算，将标准值的最大反力值进行最不利荷载布置求其跨中最大弯距值，然后换算成等效均布值，(见图1-2)按下式进行挠度核算：ω=(0.99q’l4)/(100EI)=（0.99*11.25*9004）/（100*2.06*105*12.19*104）=2.9mm3mm,式中，q’——加在纵向横杆上的等效均布荷载；l——纵向横杆的跨度；E——钢材的弹性模量；I——纵向横杆的截面惯性矩。满足要求。（《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社P375）故钢管强度、刚度及稳定性均符合要求。2.地基稳定性验算：支架的纵向步距0.9m,横向步距0.6m，具体结构如图1-1所示（加固钢管未示出）。垫木尺寸为(长×宽×高)1.8m×0.25m×0.15m。我们把满堂支架看作一个整体，整个箱梁也看作一个整体，则由前面立杆强度验算可知：每根立杆承受的荷载为P=16.871KN，取一个立杆作为研究对象，近似认为砂垫层表面所承受的力是支架立柱通过垫木板传递下来的均布应力σ1，承压面s=0.25m×0.6m(三根立杆共用一个垫木,则计算规格为：0.6m×0.15m×0.25m),均布应力σ1按下式计算：σ1=P/S=16.871/(0.25*0.6)=112.5KN/m2首先，必须满足垫木板对砂垫层施加的载应力σ1小于或等于砂垫层的容许承载力即：σ1≤[σ砂]×K1式中：σ1—由荷载引起的基础底面的平均压应力（KPa）；[σ砂]—砂垫层的容许承载力，中粗砂取[σ砂]=350KPa；K1—地基承载力砂垫层的调整系数查《建筑施工脚手架实用手册》，K1取0.4.代入数据有：σ1=112.5≤350×0.4=140KPa由受力分析图可知，σ1按θ=35~45°通过砂垫层向下扩散到地基灰土顸面，并假设该处由此产生的压力呈梯形分布，根据力的平衡条件可得到：Lbσ1=[(b+hstanθ)L+bhstanθ+4/3(hstanθ)2]σhσh=Lbσ1/[Lb+(L+b+4/3×hstanθ)hstanθ]=0.6×0.25×112.5/[0.15+(0.85+4/3×1.0×tan35°)×1.0×tan35°]=21.0KNσh—扩散至砂垫层的压应力，（KPa）；hs—砂垫层的厚度m，取hs=1.0mL—垫木板的长度m，取L=0.6mB—垫木板的宽度m，取b=0.25m已知中粗砂容重σH=σh+rhs=21.0+1.0*19=40.0KN/m2.由式[σH]≥σh/K2则：[σH]≥47.8/0.5=80KPa[σH]——软土地基的容许承载力；σH——σh与砂垫层自重应力之和。K2——地基承载力粘土的调整系数，查《建筑施工脚手架实用手册》取K2=0.5。以上计算可知，原地基经灰土处理后的容许载力必须达到80KPa以上。为确保地基完全可靠，考虑到不可见的因素。要求经灰土处理的地基后容许载力必须达到100KPa以上。根据生米大桥立交详细勘察中间性资料，亚粘土层推荐承载力为160KPa，故地基稳定。3.地基沉降量计算(计算方法见《公路桥涵地基与基础设计规范》第5.0.5条P39)：I.将地基上按压缩土层分类(可将垫木板视为柱下条形基础，基础宽度取0.25m，由经验计算公式算得，计算深度只须1m)假设压缩层厚度为1.2m,其中砂砾层1.0m，亚粘土层0.2m;II.计算分层土的压缩量1)砂砾层：该层的顶面及底面分别位于z0=0及z1=1.0m处，则砂土地层的压缩量Δs1为(Es砂砾垫层压缩模量，取12MPa)：Δs1=（σH+σ1）/2×(hs/Es)=(0.080+0.1125)/2×(1000/6)=8mm式中：σH——砂砾垫层底面的计算压应力（kPa）；σ1——由荷载引起的基础底面（即砂垫层顶面）的平均压应力（kPa）；hs——砂砾垫层厚度；Es——砂砾垫层的压缩模量。2)亚粘土层：该层的顶面及底面分别位于z1=1.0及z2=1.2m处，则z1/B=4,查《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社P247表5-22，查得ā0=0.408，z2/B=4.8,查表5-22，查得ā1=0.362代入式中得砂土地层的压缩量Δs1为：Δs1=σ1/Es1(z2ā2-z0ā0)=0.1125/6.5×(0.362×1200-0.408×1000)=0.5mm3)因为计算的精度已满足要求，故对压缩层厚度不验算,并不继续计算。压缩层范围骨各土层压缩模量加权平均值Esp为：Esp=(12*1+6.5*0.2)/1.2=11.0MPa因7Esp15,按表5-20（《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社P245）取Φs=0.7,则基础最终总沉降量s为：S=Φs(Δs1+Δs2)=6.0mm对于满布式支架：立杆的弹性压缩量可按下式计算(见《预应力混凝土桥梁施工技术要点》人民交通出版社P282)δ2=σL/E=39.8*50000/2.1*105=9.5mmδ2——支架的弹性压缩；σ——杆件所受压应力；L——支架杆件的长度；E——杆件的弹性模量。其中L为立杆的长度,由于立杆的长度不完全相同,可视具体情况调整,本计算以5m为例，每跨高度不同，根据实际高度另行计算。4.预拱度设计：将上一步计算的挠度按二次抛物线公式计算出其他各节点处的弹性挠度，具体数据可参照如下公式：y=4δx(L-x)/L2y-计算位置的预拱度数值δ-跨中最大预拱度数值x-计算位置至梁端的距离L-跨径1)跨中最大预拱度数值=地基沉降量S+立杆的弹性压缩量δ2+横杆的挠度+连续箱梁由于混凝土收缩及徐变而引起的挠度ƒ=6.0+9.5+2.9+ƒ=18.4mm+ƒ由此可计算任意位置的挠度。x(m)00.91.82.73.64.55.46.37.2y(mm)0.02.34.46.38.19.811.312.713.9x(m)8.199.910.811.712.613.51414.25y(mm)15.015.916.717.317.818.218.318.418.4为保证结构竣工后尺寸准确，脚手架应预留施工拱度。在确定箱梁施工标高时，应考虑下列因素：2)脚手架和地基承受施工荷载后引起的弹性变形S13)连续箱梁由于混凝土收缩及徐变而引起的挠度ƒ4)由于杆件接头的挤压和卸落设备而产生的非弹性变形S25)脚手架基础在受载后的非弹性沉降S25.为严格控制现浇箱梁施工支架的基础沉降量和支架变形，正确设置支架预提高度，在正式浇筑混凝土之前，用袋装砂对箱梁支架地基进行80%预压以消除其不可恢复变形，并观测其弹性变形值S1。由于杆件接头的挤压和卸落设备而产生的非弹性变形S2参考《预应力混凝土桥梁施工技术要点》P282表6-8（人民交通出版社）估算，取2mm，脚手架基础在受载后的非弹性沉降S2参考《预应力混凝土桥梁施工技术要点》P282表6-9（人民交通出版社）估算，取5mm。满堂红支架受力计算满堂红支架受力计算满堂支架受力计算柏公坑分离立交桥为左、右幅分离式连续箱梁构造，全桥箱梁长137m,由于地形复杂，每跨高度不同，本方案按最高一跨进行计算：H=13m。一.上部结构核载1.新浇砼的重量:2.804t/m22.模板.支架重量:0.06t/m23.钢筋的重量:0.381t/m24.施工荷载:0.35t/m25.振捣时的核载:0.28t/m26.倾倒砼时的荷载:0.35t/m2则:1+2+3+4}+5+6=2.804+0.06+0.381+0.35+0.28+0.35=4.162t/m2钢材轴向容许应力:【σ】=140Mpa受压构件容许长细比：【λ】=200二．钢管的布置、受力计算柏公坑分离立交桥拟采用Φ42mm,壁厚3mm的无缝钢管进行满堂支架立设，并用钢管卡进行联接。通过上面计算，上部结构核载按4.162t/m2计，钢管间距0.6×0.6m间隔布置，则每区格面积：A1=0.6×0.6=0.36m2每根立杆承受核载Q：Q=0.36×4.162=1.498t竖向每隔h=1m,