满堂支架设计计算实例详解讲课讲稿

1、满堂支架设计计算（一）（0#台一1#墩）出京线目录一、设计依据 1二、地基容许承载力 1三、箱梁碇自重荷载分布 1四、模板、支架、枕木等自重及施工荷载 2五、支架受力计算1 立杆稳定计算 52、立杆扣件式钢管强度计算 63、纵横向水平钢管承载力 64、地基承载力的检算 65、底模、分配梁计算 76、预拱度计算 12一、设计依据1 京承高速公路一陡子峪大桥工程施工图2. 公路钢筋碇及预应力碇桥涵设计规范 JTJ023-853. 公路桥涵施工技术规范JTJ041 -20004. 扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-20015. 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-866. 简明施

2、工计算手册二、地基容许承载力根据本桥实际施工地质柱状图，地表覆盖层主要以亚粘素填土为主，地基承载力 较好。为了保证地基承载力不小于12t/需要进行地基处理。地基表皮层进行土层换 填，换填如下：开挖标高见图纸，底层填 0.5m中砂，经过三次浇水、分层碾压（平 板震动器）夯实，地基面应平整，夯实后铺设 5cm石子，继续压实，并进行承载力检 测。整平地基时应注意做好排水设施系统， 防止雨水浸泡地基，导致地基承载力下降、 基础发生沉降。钢管支架和模板铺设好后，按 120 %设计荷载进行预压，避免不均匀 沉降。三、箱梁碇自重荷载分布根据设计图纸，箱梁单重为819to墩顶实心段碇由设于墩顶的底模直接传递给

3、墩身，此部分不予检算。对于空心段 箱梁，根据0#台/#墩出京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图，综合考虑箱 梁横截面面积和钢管支架立杆纵向间距，空心段箱梁腹板等厚段下方，纵桥向间距最 大的立杆受力最不利。根据立杆纵桥向布置，受力最不利立杆纵向间距取为d=（0.9+1.2 ） /2=1.05m。本计算书主要检算该范围箱梁和支架受力。钢管支架立杆纵向间距为 30cm、60cm、90cm、120cm四种形式，横向间距为 120cm+3 X50cm+3 >90cm+60cm+3 刈0cm+3 X50cm+120cm。根据钢管支架立杆所处 的位置分为四个受力区，详见0#台-1#墩出京线30米跨箱

4、梁满堂支架施工总体布置 图（二）。各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载详见下表:分区号III皿IV钢管间距（cm）120609060截面面积（m2）1.202.652.381.49立杆钢管数（根）4462单根钢管承重（t）0.821.811.082.03根据上表，位于中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大钢筋砼荷载为2.03t。四、模板、支架、枕木等自重及施工荷载本桥箱梁底模、外模均采用S=12mm厚竹胶板，内模采用S=30mm厚木板。底模 通过纵横向带木支撑在钢管支架顶托上，支架采用 48mm X3.5mm钢管，通过顶托 调整高度，支架底部通过垫块1或垫块2分配传力于地基。

5、垫块1 : 45cm X45cm X7cm 新制砼块。垫块2 :当立杆纵桥向间距w 60cm时，在立杆下方纵桥向布设25cm宽方 木；当立杆纵桥向间距90cm时，在立杆下方纵桥向布设20cm宽方木。采用方木垫 块时，方木应沿纵桥向连续布设，方木断开位置应加设一层方木垫块，以保证立杆荷 载均匀传至地基。1、底模、外模面积共:15.16 X30=454.80m 2共重：454.80 X3.012 X0.85=4.64t2、内模面积共:13.4 X25.2=337.68m 2共重：337.68 X）.03 X0.65=6.58t3、模板底层横向带木采用100mm X00mm方木（间距按0.3m布置）

6、共重：（30/0.3 ） X9.10 X0.1 X0.1 X0.65=5.92t4、模板底层纵向带木采用150mm X00mm方木共重：30 X20 X0.15 X0.1 X0.65=5.85t5、外模木肋采用100mm X00mm方木（间距按0.3m布置）共重：（30/0.3 ） X5.81 X0.1 X0.1 X0.65=4.43t6、内模木肋采用100mm X00mm方木（间距按0.3m布置）共重：（25.2/0.3 ） X13.4 X0.1 X0.1 X0.65=7.32t7、钢管支架钢管支架采用48mm X3.5mm规格，单重为3.841kg/m。 立杆纵横向布置为16 X33排，立

7、杆长度有4m、5.5m、7m三种，数量分别为176 根、192 根、160 根。共重：（176 X4+192 X5.5+160 X7）X3.841/1000=11.06t 水平杆步距为2 x1.5m+3 X1.2m，共5步6层。纵向水平杆：长度有27.9m、18.6m、7.2m三种，数量分别为72根、16根、16 根。0.2557.0013 3020.40t / m共重：(72 X27.9+16 X18.6+16 X7.2 )X3.841/1000=9.30t横向水平杆：长度有12.6m、1.7m两种，数量分别为164根、132根共重：(164 X2.6+132 X.7)X3.841/1000

8、=8.80t 纵横向剪刀撑：按每4档布置一道，长度有5.5m、7.2m、9.0m三种，数量分别为54根、54根、44根。共重：(54 X5.5+54 X7.2+44 X9.0) X3.841/1000=4.16t钢管支架共重：9.30+8.80+4.16=22.26t&施工荷载按0.25t/m2考虑以上荷载共计：4.64 6.58 5.92 5.854.43 7.3222.26q40.2513 30五、支架受力计算1、立杆稳定计算根据各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载表，位于箱梁中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大荷载为2.03t。单根钢管所承受的模板、支架自重以

9、及施工荷载为 0.40t/ m2, N2 = 1.05 X0.6 X）.40=0.252t。单根钢管实际最大受力（考虑受力不均匀系数1.2 ）：Nmax= (2.03+0.252 ) X1.2=2.74t（|）48 X3.5mm钢管支架截面特性为:A=4.89cm 2, E=2.06 X108KPa , i=1.58cm，匕=1 , L=1.5m。丄 1 1.5i 1.58 1095 ,查表得 © =0.552故N=（|）A o=0.552 >4.89 X1O 4>15 Xl02=5.80tNmax=2.74t<N=5.80t ,满足立杆稳定要求。2、立杆扣件式钢管

10、强度计算扣件式钢管立杆容许荷载，查简明施工计算手册表8-18 （P440 ）,当横杆间距（步距）为150cm时，H8*3.5mm对接钢管容许荷载N=3.03t oNmax=2.74t<N=3.03t ,满足钢管强度要求。3、纵横向水平钢管承载力根据施工技术规范，碇倾倒所产生的水平荷载按0.2 t/m2考虑纵横向水平钢管由于立杆间距<1.05 ><2m,横向水平杆间距w 1mo满足不需计算 的条件，故可不对纵向、横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。4、地基承载力的检算（1）采用垫块1,即45cm >45cm XZcm新制碇块。检算中腹板处地基承载力（0

11、#台/#墩出京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布 置图（二）中2-2截面IV区）每个垫块支撑一根钢管，钢管传力为 2.74to由于碇块的高宽比h/b=7/45=0.16<0.20 ,故其应力扩散角B二0。碇块与地面接触面积为：0.45 X）.45=0.20m 2地基应力为：2.74/0.2=13.7t/m 2>12t/m2,不满足要求。将中腹板处垫块尺寸换为 55cm X55cm X7cm ,则碇块与地面接触面积为：0.55 X）.55=0.30m 2地基应力为：2.74/0.36=9.1 t/m 2<i2t/m2,满足要求。其它范围地基应力均满足要求。(2) 采用垫块2 当立

12、杆纵桥向间距w 60cm时，在立杆下方纵桥向布设 25cm宽方木。根据上表，位于中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受碇最大荷载为 2.03t, N2=0.6 >0.6 X).40=0.144t oNmax= (2.03+0.144 ) Xl.2=2.61t方木与地面接触面积为：0.6 X).25=0.15m 2地基顶面应力为：2.61/0.15=16.5t/m 2>12t/m2,不满足要求。将II区、IV区钢管支架底方木宽度改为45cm,贝方木与地面接触面积为：0.6 X).45=0.27m 2地基顶面应力为：2.61/0.27=9.7t/m 2<12t/m2,满

13、足要求。 当立杆纵桥向间距> 90cm时，在立杆下方纵桥向布设 20cm宽方木。Nmax =2.74t方木与地面接触面积为：1.05 X).20=0.21m 2地基顶面应力为：2.74/0.21=13.0t/m 2>12t/m2,不满足要求。将II区、IV区钢管支架底方木宽度改为30cm ,贝方木与地面接触面积为：0.9 X).30=0.27m 2地基顶面应力为：2.74/0.27=10.1t/m 2<12t/m2,满足要求。其它范围地基应力均满足要求。5、底模、分配梁计算(1)面板计算底模采用S=12mm厚竹胶板,按单向板计算,箱梁横隔板处的模板受力最不利，按 两跨等跨连续

14、梁计算。取板宽1cm进行计算，过程如下：自重，上方模板、木肋，施工荷载为：11.2 30 0.012 0.85 4.64 7.322q10.250.29t/m13 30上方砼荷载为：q2=1.6 >2.6=4.16t/m 2最大挠度fmaxmaxmaxKf65.01 102.4 10 7ql4100EI0.52120.9MPa<33 Vmax1 5 0.083 102 A .1.2 10 440.445 0.36100 9 1061.44 1061.45 10 m90 MPa满足要求1.04MPa1.3MPa，满足要求变形满足要求。横桥向100mm >00mm带木计算q= (

15、q1+ q2) b= (0.29+4.16 )X10 >0.0仁0.445kN/m。 横桥向带木按间距0.3m布置，箱梁横隔板处带木受力最不利其截面特性为:bh3120.01 0.0123121.44 10 6m4bh20.01 0.01226732.4 10 7m3自重，上方模板、木肋，施工荷载共:q10.2511.2 30 0.012 0.85 6.58 (30/0.3) 11.31 0.1 0.17.3230 13为：q2=1.6 X2.6=4.16t/m 20.32t/m2上方砼荷载42A bh 0.01 0.0121.2 10 m受力简图如下，图中尺寸以mm计:计算原理：取纵桥

16、向1米范围箱梁内作为计算对象，q= (q1+ q2) l= (0.32+4.16 )>0 x1=44.8kN/m。砼梁的重量根据截面重度进行加载，荷载分布见下图，图中尺寸以cm计。计算采用sap2000软件0P 44SKN/d参照简明施工计算手册江正荣编著P54中表2-13 “两跨等跨连续梁”查表得 Km=0.125 , Kv=0.625, Kf= 0.521最大弯矩 Mmax二Kmql2=0.125 >0.445 ».32=5.01 >0-3 kN m最大剪力 Vmax=KVql=0.625 ».445 ».3=0.083KN m电算结果为:M

17、max=3.21KN m, Vmax=21.35KN , fmax/L=0.478mm/600mm=1/1255按1m布置3根横向带木计算，其截面特性为:WX32 2bh0.1 0.14335 10 m6 62A 3bh 3 0.1 0.10.03mmax3：10 6.4MPa 12MPa，满足要求。max3 Vmax2 A1.5 21.35 101.07MPa 1.3MPa，满足要求。0.032U ,JICjl,M戶丿,孙,jL,IM1 niiiiin iHIAL如汁timaxl11255盘，满足要求。:j:上iA i1JIM,厂f丿)IIIII11f 1 111 ff 1 I1i 2Kh：

18、i(3)纵桥向150mm xiOOmm带木计算电算结果为:空心段箱梁腹板等厚段纵向带木受力最不利，对此段范围内纵木进行计算，其所F1=23.98KNF2=14.78KNF3=10.74KN受集中力为上方横向带木对应的支点反力。F4=13.94KNF5=13.31KNF6=22.63KN先计算上方横向带木支点反力，取纵桥向 1m箱梁进行计算。由电算结果可知:自重，上方模板、带木，施工荷载共计：q10.25230 °.°12°856.58 J30/。3)310.10.1732。阳后,q=q1l=0.32边腹板下方的支反力最大,按纵桥向1m布置3根横向带木计算，故纵木所

19、受最大集中力Fmax =23.98/3=7.99KN。纵木按三跨连续梁计算，荷载分30 13布见下图，图中尺寸以cm计。计算采用sap2000软件。X0X=3.2kN/m。砼梁的重量根据截面重度进行加载，荷载分布见下图，图中尺寸以cm计。计算采用sap2000软件。_孔一一：.一强一孔一1 111i. 120 .9D.I120.7. 99KNMmax=3.32KN m, Vmax=17.51KN , fmax/L=3.708mm/1200mm=1/324max3詈3S黑8帥羽代皿羽，满足要求。maxfmaxl324丘，满足要求。Mmax=3.32KN m, Vmax=17.51KN , fma

20、x/L=1.100mm/1200mm=1/1091maxmaxmaxl侖佥，满足要求。电算结果为:纵桥向带木的截面特性为:2 2bh 0.1 0.154 33.75 10 m6 62A bh 0.1 0.150.015m3 Vmax 1.5 17.51 101.75MPa 1.3MPa , 不满足要求。2 A0.015将边腹板处纵向带木换为150mm xiOOmm方木，则电算结果为:纵桥向带木的截面特性为:磴墮空5.63 10 4m36 6A bh 0.15 0.150.0225m2守H需5.9MPa 12MPa，满足要求。32 ¥5 黑17MPa 3MPa，满足要求。(4)内模和外

21、模计算从略6、预拱度计算(1) 预拱度设置考虑以下因素a、卸架后上部构造本身及活载所产生的竖向挠度入1?1=0.8cm(应由设计提供)b、卵石垫层沉陷入2力=0.5cmC、满堂支架接缝下沉入3?s=1.2cmd、美观预拱度入4加=1.0cm合计 Z总=乃+ + 屁+ 加=0.8+0.5+1.2+1.0=3.5cm(2) 预拱度设置肚为预拱度的最高值，应设置在梁的跨径中点，其它各点的预拱度应以中间点为 最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。2y 4 总 I x /LX离墩中心距离；y x点处的预拱度；L 一跨长。(3) 预拱度的实际设置以上预拱度的设置为理论值，最终的设置以预压力的结构作

22、为参照，结合理论值 作适当的调整。满堂支架设计计算（二）（0#台一1 #墩）进京线一、设计依据1. 京承高速公路陡子峪大桥工程施工图2. 公路钢筋碇及预应力碇桥涵设计规范JTJ023-853. 公路桥涵施工技术规范JTJ041 -20004. 扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-20015. 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-866. 简明施工计算手册二、地基容许承载力：根据本桥实际施工地质柱状图，根据本桥地质报告查得，处理后地基容许承载力为 12t/m2 o为了提高地基承载力，应对松软土层进行换填。天然地基须由震动压路机碾压 3- 4次，铺垫5cm碎石垫层后再用震动压路机碾

23、压 2次。震动压路机碾压过程中，大量 用水浇灌，以提高基础承载力。整平地基时应注意设置 1.5%横向排水坡，两侧设排 水沟。钢管支架和模板铺设好后，按 120%设计荷载进行预压，避免不均匀沉降。三、箱梁碇自重荷载分布：(均按单幅计)根据设计图纸，箱梁单重为697.261 o墩顶实心段碇由设于墩顶的底模直接传递给墩身，此部分不予检算。对于空心段 箱梁，根据0#台/#墩进京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图，综合考虑箱 梁横截面面积和钢管支架立杆纵向间距，腹板厚度为680mm的箱梁空心段下方，纵桥向间距最大的立杆受力最不利。根据立杆纵桥向布置，受力最不利立杆纵向间距取 为d二(0.9+1.2)

24、/2=1.05m o本计算书主要检算该范围箱梁和支架受力。钢管支架立杆纵向间距为 30cm > 60cm > 90cm > 120cm四种形式，横向间距为 120cm+3 >60cm+3 x90cm+60cm+3 >90cm+3 >60cm+120cm。根据钢管支架立杆所处的位置分为四个受力区，详见0#台-1#墩进京线30米跨箱梁满堂支架施工总体布置图(二)。各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载详见下表：I区tn区IV世UOch120ci(Och就也玄税4 宅一 3 L如2,2- 42Un1 n4462Q, 1211051根据上表，位于中腹板处间距60c

25、m的立杆受力最大，单根钢管承受最大荷载为2.05t。四、模板、支架、枕木等自重及施工荷载本桥箱梁底模、外模均采用S=12mm厚竹胶板，内模采用S=30mm厚木板。底模 通过纵横向带木支撑在钢管支架顶托上，支架采用©48mm X3.5mm钢管，通过顶托调整高度，支架底部通过垫块1或垫块2分配传力于地基。垫块1 : 45cm X45cm X7cm 新制砼块。垫块2 :当立杆纵桥向间距w 60cm时，在立杆下方纵桥向布设25cm宽方 木；当立杆纵桥向间距90cm时，在立杆下方纵桥向布设20cm宽方木。采用方木垫 块时，方木应沿纵桥向连续布设，方木断开位置应加设一层方木垫块，以保证立杆荷 载

26、均匀传至地基。1、底模、外模面积共:15.5 X30=465m 2共重：465 X0.012 X0.85=4.74t2、内模面积共:12.7 X25.5=324m 2共重：324 X0.03 X).65=6.32t3、模板底层横向带木采用100mm X00mm方木，(间距按0.3m布置)4、模板底层纵向带木采用150mm X00mm方木共重：30 X20 X0.15 X0.1 X0.65=5.85t5、 外模木肋采用100mm X00mm方木(间距按0.3m布置)共重：(30/0.3 ) X5.81 X0.1 X0.1 X0.65=4.43t6、 内模木肋采用100mm X00mm方木(间距按

27、0.3m布置)共重：(25.2/0.3 ) X12.7 X0.1 X).1 X0.65=6.95t7、钢管支架钢管支架采用© 48mm X3.5mm规格，单重为3.841kg/m。 立杆纵横向布置为16 X33排，立杆长度有1.1m、1.9m、2.65m三种，数量分别为176 根、192 根、160 根。共重：(176 X1.1 + 192 X1.9+160 X2.65 )X3.841/1000=3.8t 水平杆步距为0.8m，共3步4层。纵向水平杆：长度有28m、18.6m、7.2m三种，数量分别为40根、16根、16根。共重：(40 X28+16 X18.6+16 X7.2) X

28、3.841/1000=5.89t横向水平杆：长度有12.6m、1.7m两种，数量分别为98根、136根。共重：(98 X12.6+136 X1.7) X3.841/1000=5.63t 纵横向剪刀撑：按每4档布置一道，长度有2.5m、3m、4m、5m三种，数量分别为67根、36根、111根、15根。共重：(67 X2.5+36 X3+111 X4+15 X5)X3.841/1000=3.05t钢管支架共重：5.89+5.63+3.05=14.57t共重：(30/0.3 ) X9.10 >0.1 >0.1 X).65=5.92t&施工荷载按0.25t/m2考虑以上荷载共计3、

29、立杆稳定（脚手架整体稳定）计算q40.254.74 6.325.92 5.85 4.43 6.95 14.5713 300.2548.780.38t/m213 30A=4.89cm2, E=2.06 X08KPa , i=1.58cm，尸1, L=0.8m，安全系数 k=2.0五、支架受力计算2 1 0.81.58 10 2102100,属细长压杆，可用欧拉公式计算,其临界应力为:cr2e2 2.06 1051022195MPa1、计算立杆扣件式钢管强度扣件式钢管立杆容许荷载，查简明施工计算手册表 8.18（ P440），当横杆间 距（步距）为150cm时，48 X3.5mm对接钢管容许荷载N

30、=3.17t。根据各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载表，位于箱梁中腹板处间距60cm的立杆受力最大，单根钢管承受最大荷载为2.05t。单根钢管所承受的模板、支架自重以及施工荷载为 0.38t/ m2, P2=1.05 X0.6 X!38=0.24t。单根钢管实际最大受力（考虑受力不均匀系数1.2）:PMax= （2.05+0.24 ）X1.2=2.75tvN=3.17t满足钢管强度要求。2、纵横向水平钢管承载力根据施工技术规范，砼倾倒所产生的水平荷载按0.2 t/m 2考虑，纵横向水平钢管由于立杆间距<1.05 X2m，横向水平杆间距w 1m。满足不需计算的条件，故可不对纵向、 横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。24PcrcrgA 195 104.89 109.5tPma