墩柱施工操作平台相关计算

1、第 页墩柱施工操作平台相关计算概述墩身施工作业安全防护平台适用于桥梁墩柱结构施工使用，产品特点有：结构简单、安装方便、外观大方，安全防护设施可靠。本产品全部由钢构件拼装而组成，主要构件平台、楼梯等均采用螺栓和焊接工艺，构件四面独立形成围护体系。钢材采用国家标准型材，严格按图制作，尺寸正确，电焊接点牢固，达到安全防护的目标。梯笼主体结构由立柱（75X75X6钢角铁）、框架平台（横梁63X63X5钢角铁）、楼梯(镀锌钢板压制）、附着件组成。 图1 墩柱操作平台类似施工材料选择及使用要求（1）材料要求：角铁钢材强度等级Q235，表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯，所用的角铁均有出厂合

2、格证，其质量应符合现行国家标准。底框、顶框和立柱安全防护框连接方式为螺栓连接；脚踏板采用花纹板脚踏板。（2）要求：基础施工前，应根据现场实际情况采取针对性的措施处理地基，特别注意对软基础地段的地基处理，地基处理后经检测承载力符合方案要求后才可进行混凝土基础施工，建议用C30砼，厚度不少于20cm。（3）搭设要求：首层底框底部应设置垫板；搭设高度为H=30m；搭设尺寸为：横距Lb为1.3m，纵距La为2.98m，底框和顶框的步距h为2.25m；接长必须使用配套的高强螺栓连接。附着件a.附着件每层按竖向间距4.5m，横向间距不大于6m；水平间距0.75m靠近主节点布置；b.应从底层第一步纵向水平处

3、开始设置；c.附着件不应与梯笼外垂直运输机械相碰；结构复核验算算书（以最高层计算）墩身施工作业安全防护平台的计算参照双排脚手架考虑，搭设高度为30米。搭设尺寸为：立柱的纵距2.98米，立柱的横距1.3米，步距2.25米。钢角铁63X63X5的截面几何特征：截面积A=6.14cm2,惯性矩I=23.17cm4,截面模量W=13.33cm3, 回转半径i=1.94cm,每米长质量g=4.82kg/m。钢角铁75X75X6的截面几何特征：截面积A=8.8cm2,惯性矩I=46.91cm4,截面模量W=22.69cm3, 回转半径i=2.31cm,每米长质量g=6.91kg/m。Q235钢抗拉、抗压和

4、抗弯强度设计f=205N/mm2,弹性模量E=2.1105。验算结果报表产品名称：“金中盛”墩身施工作业安全防护平台序号构件名称构件规格荷载取值计算模式验算的内容自重脚踏板安全网活荷载风荷载强度整体稳定性kn/mkn/mkn/mkN/m2kN/m2N/mm2N/mm21短横梁角铁63635.00.050.253均布荷载简支梁107.32长横梁角铁63635.00.050.253均布荷载简支梁135.83螺栓M14(4.8级）62.24焊缝焊缝高度6mm26.65立柱角铁75756.00.070.30.06530.4轴向受压132.26连墙件角铁756.00.4轴向受压25.5备注：Q235钢抗

5、拉、抗压和抗弯强度设计f=205N/mm2，4.8级螺栓强度设计f=200N/mm2，焊缝强度设计f=170N/mm2短横梁的强度验算短横梁按照简支梁进行强度和挠度计算。短横梁上面的静态和动态荷载按均布荷载计算短横梁的最大弯矩和变形。（1）均布荷载值计算横梁的自重标准值P1=0.05kN/m脚踏板的荷载标准值P2=0.2502.98/2=0.373kN/m动态荷载标准值Q=3.002.98/2=4.47kN/m荷载的计算值q=1.20.05+1.20.373+1.54.47=6.77kN/m图2短横梁计算简图（2）抗弯强度计算计算公式如下：M=6.771.32/8=1.43kN.m=1.431

6、06/13330=107.3 N/mm2 f= 205.0N/mm2,满足要求。（3）挠度计算计算公式如下：荷载标准值q=0.05+0.25+4.47=4.77kN/m简支梁均布荷载作用下的最大挠度=5.04.7713004/(3842.110523.17104)=3.6mm短横梁的最大挠度小于1300/150=8.7mm,满足要求。（4）支座反力计算R1=R2= qlb/2=6.771.3/2=4.4kN长横梁的强度验算长横梁按照简支梁进行强度和挠度计算。长横梁上面的静态和动态荷载按均布荷载计算长横梁的最大弯矩和变形。（1）荷载值计算横梁的自重标准值P1=0.05kN/m脚踏板的荷载标准值P

7、2=0.251.3/4=0.08N/m动态荷载标准值Q=3.001.3/4=0.98 N/m荷载的计算值q=1.20.05+1.20.08+1.50.98=1.63kN/m图3长横梁计算简图（2）抗弯强度计算计算公式如下：M=1.632.982/8=1.81kn.m=1.81106/13330=135.8 N/mm2 f= 205.0N/mm2,满足要求。（3）挠度计算计算公式如下:荷载标准值q=0.05+0.08+0.98=1.11kN/m简支梁均布荷载作用下的最大挠度V=5.01.1114904/(3842.110523.17104)=1.46mm长横梁的最大挠度小于1490/150=9.

8、9mm,满足要求。（4）支座反力计算R1=R2= qla/2=1.532.98/2=2.3kn螺栓强度验算接长时使用M14(4.8级)普通螺栓，有效面积A=107.8mm2，抗拉应力fbt=200n/mm2,抗剪应力fbv=120 n/mm2 FR=R端部+R1=4.4+2.3=6.7 KN,M14最大抗剪应力= FR /A =62.2n/mm2250n/mm2,满足要求。焊缝强度验算框架平台横梁与垂直导向方柱连接采用焊接工艺，焊缝长度60mm,焊缝高度68mm抗剪应力fbv=170 n/mm2角焊缝最大抗剪应力= FR /（0.7lfhf）=26.6 n/mm2170 n/mm2, 满足要求

9、。立柱的稳定性验算荷载标准值:作用于施工梯笼的荷载包括静态荷载、动态荷载和风荷载。静态荷载标准值包括以下内容：(1)每米立柱承受的结构自重标准值，为0.45kN/m NG1 = 0.0730=2.1kn,(2)脚踏板的自重标准值为0.10kN/m2 NG2= 0.3142.981.3=16.3kn,(3)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.065 kN/m2 NG3 = 0.065302.98/2=2.90kn,经计算得到，静态荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 =21.3kN；动态荷载标准值：动态荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立柱按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。NQ =

10、 3kN/m21.32.982/2 =11.6 kN；考虑风荷载时,立柱的轴向压力设计值为N = 1.2 NG+0.901.5NQ = 1.221.3+ 0.91.511.6=41.3kN；不考虑风荷载时,立柱的轴向压力设计值为N=1.2NG+1.4NQ=1.221.3+1.511.6=43 kN；风荷载标准值按照以下公式计算： Wk=0.7zs0其中 0 - 基本风压(kN/m2)，0 = 0.4 kN/m2；z - 风荷载高度变化系数，z= 2.05；s - 风荷载体型系数：s=0.8；经计算得到，风荷载标准值为:Wk = 0.7 0.42.050.8 =0.46 kN/m2；风荷载设计值

11、产生的立柱柱段弯矩 MW 为:Mw = 0.851.4WkLah2/10 = 0.851.40.462.982.252/10 =0.83 kNm；考虑风荷载时,立柱的稳定性计算公式 = N/(A) + MW/W f立柱的轴心压力设计值 ：N =40.2kN；不考虑风荷载时,立柱的稳定性计算公式 = N/(A) f立柱的轴心压力设计值 ：N = N=41.8kN；计算立柱的截面回转半径 ：i =2.31cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)得 ： k = 1.0 ；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)得

12、： = 1.155 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 2.60 m；h=2.25m长细比: l0/i =100 ；轴心受压立柱的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：=0.496考虑风荷载时 = N/(A) + MW/W =132.2N/mm2f ,满足要求！不考虑风荷载时 =100 N/mm2f ,满足要求！附着件的稳定性验算附着件的轴向力设计值按以下公式计算：Nl = Nlw + N0每个附着件的最大允许覆盖面积内梯笼外侧的迎风面积 Aw =4.5X6=27 m2；参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)附着件约束梯笼平面外变形所产

13、生的轴向力(kN), N0= 3.000 kN；风荷载产生的附着件轴向力设计值(kN)，按以下公式计算：Nlw = 1.4WkAw =1.40.4627=17.4kN；附着件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 20.4 kN；附着件选用角铁L75X6，净截面面积 ： A = 8.8 cm2,回转半i=2.3cm 附着件承载力设计值按以下公式计算：Nf = Af由长细比 l/i = 75/2.30的结果查表得到 =0.91，l=0.75m；附着件轴向承载力应力值：=204N/(0.91x8.8)= 25.5 N/mm2 f= 205.0N/mm2,满足要求。注意事项：由于现场施工中存在验算过程中无法考虑到的不确定因素，如自然灾害或人为原因造成的附加荷载等，为了尽可能确保梯笼的安全使用，必须注意以下事项：1、高度达到4.5m时，须设置连墙附着件；超过4.5m时，每隔4.5m处及顶端应设置一道垂直导向方柱与建筑物连接的水平连墙附着件。距建筑物较远时，应增加缆风绳或抛撑加固，抛撑、缆风绳及地锚应有警示标识梯笼应附着建筑物设置，梯笼外围和端部应按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范的规定设置连墙附着件。2、请严格按照规范进行安装并确保安装质量，安装及拆除过程中不可暴力操作，同时务必设立固定观测点派专人定期对其