MIDAS2020培训支架范例（旷新辉）

MIDAS2020施工夏令营支架设计范例旷新辉湖北·武汉2020年7月目录CONTENT01个人简介02支架运用范围03支架选型04支架构型范例个人简介旷新辉湖南邵阳人，高级工程师，毕业于湖南大学交通土建工程专业现任湖北路桥集团有限公司副总工程师兼任总工办主任、技术研发中心主任

主要从事公路与桥梁的建设工作，在双壁钢围堰结构设计、通用型挂篮设计、斜拉索和主缆线形施工精度控制、大型临时支撑结构设计和大体积混凝土温度控制等方面取得了突破性成果。个人获得“湖北省突出贡献中青年专家”称号，享受省政府专项津贴，“旷新辉创新工作室”荣获“省职工（劳模）创新工作室”。从业期间申请获得专利10余项，发表专业论文10余篇，获得国家级工法1项；作为主要完成人参与的项目，先后获得中国公路学会科学技术二等奖、中国交通运输协会科技进步三等奖，目前承接在研省部级科研项目3项。内容导览支架运用范围塔柱横梁、盖梁、钢箱梁滑移轨道栈桥、钻孔平台、门吊轨道现浇板梁、边跨现浇段、挂篮零号块、合拢段支架选型比较项目钢管+扣件式支撑架碗（轮）扣式支撑架盘扣式支撑架重型门式支撑架T60塔式支撑架构架形式钢管、扣件立杆、横杆、配件立杆、横杆、配件门架、调节杆、配件主框架、连杆、配件立杆截面φ48*3.5mmφ48*3.5mmφ60*3.2mmφ48*3.2mmφ57*2.5mmφ60*3mm材料材质Q235Q235Q345（立杆）、Q235Q235Q345防腐处理油漆油漆热浸镀锌油漆热浸镀锌受力方式偏心摩擦受力、轴心受力轴心受力轴心受力轴心受力轴心受力可靠性构架任意性、节点差异性明显，整体稳定性及可靠性差。定型杆件，具有架构的严格性，稳定性及可靠性尚好。定型构件，塔式结构，构架严格，具有极强的自稳定性，安全性可靠性很好。市场产品质量差较差很好较好很好灵活性构架形式和尺寸灵活虽受定型构件限制，但仍很灵活单杆承载能力≤12.8KN≤30KN≤40KN≤35KN≤60KN附加无无无无租赁时免费提供主分配梁技术支持无无无无全过程专业技术支持结论构架灵活，可靠性差，用钢量很大，架设工作量和劳动强度大，产品质量难以保证，施工效率低，工程形象差。构架规范，整体性和可靠性较好，市场产品质量难以保证，经济性和施工效率一般。结构设计合理，可靠性强，承载力较大，系统灵活性及通用性好，施工效率很高，热镀锌防腐，市场产品质量高，长期使用经济效益显著。构架规范，整体性和可靠性较好，经济性和施工效率较好。根据欧洲标准设计和制造，结构设计合理，制造精度高，质量可靠，承载能力大，构件较少，搭设简便灵活，施工效率很高，热浸镀锌防腐，具有良好的工程形象，长期使用经济效益更加明显。几种支撑系统在工程应用中比较支架选型高支架推荐选用盘扣式支架或塔架控制脚手架设计的主要是腹板区荷载，应采取加密立杆纵横间距，缩短步距的方式提高单杆稳定承载能力，加密立杆和缩短步距的范围应该超出腹板每侧3排支架选型

一般来说满堂脚手架属于有侧向位移的无限自由度压杆；和无侧向位移的压杆相比，屈曲失稳时的半波长度大于节间距，一般来说破坏时的长细比约250（各位可以调查一下网上的事故照片，根据长细比反推支架坍塌时叠了多少层，250^2≈200π，求解稳定性超越方程里面的一个特定根，所有的根都和π有关系）。

目前所有的脚手架规范都是按照步距和伸出量换算计算长度，利用节间稳定欧拉公式来算整体稳定，思路出了问题，高支架风险很大。一般来说推荐使用碗扣和盘扣式脚手架，这两类支架搭设出来的满堂支架垂直度比扣件式的好，节间距也比较标准；

扣件式支架、门式支架、轮扣支架不建议选用作为满堂支架，重型门架可作为满堂支架，但缺少相应规范；

风险性低和中的，优先推荐使用碗扣和盘扣；风险性高的优先推荐T60塔架或者博远的60*3.2mm盘扣支架。支架选型利用变分方法导出的无限自由度压杆稳定计算公式如下：刘东跃老总的依墩支架压杆稳定荷载（连墙，支架侧向强约束）：满堂脚手架的压杆稳定计算公式（不连墙，支架侧向约束弱，K=0）：不考虑水平杆转动约束，S=0，公式简化为欧拉公式：需要注意的是所有的压杆稳定计算公式是有适用范围的，超出这个使用范围就需要另外做强度验证。A3钢材的欧拉公式适用范围是长细比大于100。无限自由度压杆稳定计算支架选型无限自由度压杆稳定计算说明：利用变分法需要求解一个待定系数，求解0.6m和1.2m步距从2层到20层的待定系数可知待定系数为π+σ，σ的范围0.1~1.1。在稳定性公式里直接采用π值，方便记忆和使用，同时偏于安全。节点转动刚度值S节点形式S（KN.m/rad）扣件式15碗扣式25T60塔架50数据来源：JGJ300-2013，page8承插型盘扣式支架节点转动刚度值可按45KN.m/rad来考虑。进行整体稳定性分析计算时，计算结果中临界荷载系数大于4，一般整体稳定性能满足要求。支架选型支架承载力与层数与稳定荷载（KN）的关系曲线形式步距立杆扣件式0.6mφ48×3.51.2mφ48×3.5碗扣式0.6mφ48×3.51.2mφ48×3.5支架选型支架承载力与层数与稳定荷载（KN）的关系曲线形式步距立杆盘扣式1mφ60×3.21.5mφ60×3.2塔架1mφ60×31.5mφ60×3支架选型决定脚手架承载能力的关键因素钢管截面积A、EI、长细比、材料强度；节点步距l；节点转动刚度S（JGJ300-2013有部分支架节点转动刚度值），没有的可以试验检测；钢管水平位移约束刚度K（是否连墙影响很大，不连墙K=0）；按照规范布置斜杆、扫地杆、天杆，约束自由长度，形成结构而非机构。支架构型范例满堂支架荷载分区，分别计算翼板、腹板、底板的荷载集度根据支架高度选择支架型式，查Pcr曲线表对应高度的临界荷载根据荷载布置立杆纵横距a、b和横杆步距l支架构型范例释放水平杆梁端约束（Fx，Fy，Fz，Mx，My，Mz，000011；Fx，Fy，Fz，Mx，My，Mz，000011）按对应形式的支撑架的节点转动刚度加载约束节点的转动刚度数值满堂支架节点转动刚度值S节点形式S（KN.m/rad）扣件式15碗扣式25盘扣式45T60塔架50数据来源：JGJ300-2013，page8支架构型范例屈曲分析临界荷载系数＞4，整体稳定性满足要求。满堂支架支架构型范例塔架：采用闭口截面，增加压杆的回转半径i塔架整体高度小于250i（i为立柱回转半径）立柱节间距离小于40i横杆小于80i（横杆回转半径）斜杆小于120i（斜杆回转半径）支架选型梁式支架选型表仅仅从支架跨径考虑，不同的荷载下，根据计算结果调整纵梁数量和横向间距布置。

梁式支架的支点位置相当重要，尽量布置在支架的强节点上，所有支点均需复核节点杆件的局部屈曲，布置在其它节点位置的支点，需要采取加固措施；支架选型风险等级低的支架并不能完全避免支架侧向整体失稳（或者侧向倾覆），这与荷载的集度、支架平面联系刚度和间距有关，需在设计时通过构造保证；一般情况下贝雷支架小于12m的跨度，侧向整体失稳的安全系数是够的；梁式支架的支点位置相当重要，尽量布置在支架的强节点上，相对来说贝雷的强节点在立杆上；万能杆件的强节点在N3和N5杆件组成V型节点处；64军梁有专用的端部节点单元，根据需要选用；所有支点均需复核节点杆件的局部屈曲，布置在其它节点位置的支点，需要采取加固措施；型钢支架在特殊情况下采用，例如净高受限的通道，塔柱横梁现浇支架等特殊位置；一般来说，采用制式支架更经济；万能杆件由于拼拆麻烦，螺栓费用高，一般很少采用，只有在大跨度方案中会采用。支架构型范例主梁：主梁高度大于跨径的1/12~1/8主梁节点在强节点上增加主梁之间的水平横向联系支架构型范例桁架跨度L和高度H之间的构造关系支架构型范例桁架跨度L和高度H之间的构造关系支架构型范例顶推引导梁：引导梁跨度大于2/3跨径引导梁刚度I大于1/3主梁I支架构型范例顶推引导梁剪力图、弯矩图剪力图引导梁刚度I=1/2主梁I，引导梁长度为2/3跨径L弯矩图支架构型范例栈桥平台武穴长江公路大桥位于两省（湖北省、江西省）三地（黄冈市、黄石市、九江市）毗邻地带，大桥北岸是湖北省武穴市，南岸是湖北省阳新县，与江西省九江市接壤。上游距离黄石长江大桥和拟建的棋盘洲长江公路大桥分别约为70公里、40公里；下有距离已建的九江长江公路二桥约45公里。

本标段位于长江北岸，处于上水航道，考虑到施工期间水上交通安全和后续箱梁运输需要，栈桥设置在上游侧。考虑钢箱梁运输船舶停靠需要，主栈桥轴线距桥轴线45m。主墩15#墩上游设置40×42m物料平台，用于15号主塔施工的材料临时堆放、车辆临时停放等。支架构型范例栈桥平台水位（m）7.068.069.0610.0611.0612.06流量(m3/s)660081009800117001390016400截面(m2)13754.514818.0415891.4916976.9318070.8719174.88流速(m/s)0.480.550.620.690.770.86水位（m）13.0614.0615.0616.0617.0618.06流量(m3/s)193002260026300304003500040100截面(m2)20284.821399.5322528.6523688.7524859.1426030.46流速(m/s)0.951.061.171.281.411.54水位（m）19.0620.0621.0622.0623.06

流量(m3/s)4570052300614007350089100

截面(m2)27213.128406.0929608.2430814.8632068.39

流速(m/s)1.681.842.072.392.78

武穴长江大桥桥位水位/流量/过水断面/流速关系数据来源《武穴长江大桥水文专题报告》2011年9月14日，长江水利委员会水文局，1985国家高程基准。

支架构型范例栈桥平台2004~2014年武穴长江大桥逐月水位变化包络图数据来源长江水利委员会水文局提供《武穴大桥水文资料》，2015年12月14日，（汉口水文站流量水位反推武穴桥位高程）。栈桥及平台标高的确定一方面要能够方便桥梁的基础及上构的施工，同时要保证栈桥的主体结构不至浸水。20年一遇洪水位为21.67m，综合考虑栈桥及平台顶面标高设计应保证贝雷下弦杆不淹水，平台标高确定为为23.5m，和利丰民堤顶标高一致。支架构型范例栈桥平台栈桥参数设计使用年限：4年6个月桥面宽度：主栈桥8m；12-14#支栈桥8m；15#支栈桥9m（考虑双砼车并行，且泵车工作状态支腿伸出所需空间）；该宽度包含两侧各0.75m宽人行道，实际行车道宽6.5m设计车速：主栈桥限速20km/h，支栈桥限速5km/h，不计冲击作用设计最高水位：21.67m（20年一遇洪水）正常使用风力：6级风，相应风速14m/s（当风力大于6级时，禁止栈桥自身施工和履带吊作业；当风力大于9级时，栈桥禁止通行）支架构型范例栈桥平台

栈桥采用321贝雷栈桥，纵向跨径布置为8×（4×15）+7*0.24=481.68m。主栈桥设计宽度8m，2×3.5m间距布置P820*10mm钢管桩（15号支栈桥及15#物料平台钢管桩采用P1020*12mm钢管），栈桥跨度15m，4跨一联，每联设制动墩一个，每联之间预留24m的伸缩缝。枕头梁用双拼I56a工字钢，横向10片贝雷，90cm门字架，每组贝雷中心间距1.7m，贝雷上部按贝雷节点顺桥向布置I25a工字钢分配梁，分配梁上横桥向按0.3m间距布置I16分配次梁，然后铺设d=10mm花纹钢板桥面板。PPT附件\栈桥平台45m轴距设计.dwg支架构型范例栈桥平台主栈桥断面图支架构型范例栈桥平台15#墩支栈桥及物料平台15#主塔上游侧设置一尺寸为40*42m物料平台，顺桥向按照（2@9+2@7.5+9）m跨径布置，横向按（8+7+3@8）m间距布置6列P1020*14mm钢管桩，为抵抗围堰挤靠力的水平作用，中间两列桩于垂直方向夹角6°插打，成八字形，水平连接用P530*9mm钢管，斜撑用P273*7mm钢管，枕头梁采用双拼I63a工字钢，布置42片贝雷，按中心间距1.93m布置21组，分配梁及分配次梁布置方式同主栈桥。支架构型范例栈桥平台14#墩支栈桥及平台支架构型范例栈桥失稳实例6月21日，印度北阿坎德邦比托拉格尔的一座桥梁发生坍塌事故，造成了2人受伤，其中一人受重伤。而从事后媒体获取的坍塌事故现场视频来看，造成桥梁坍塌事故的罪魁祸首是一辆运载挖掘机的拖车，当时该车正缓慢通过桥梁，桥体直接从中间折断，使得拖车和挖掘机都掉入了河谷里。支架构型范例由新闻图片可查看，垮塌的为总长36米下承式钢便桥，单层不加强，每侧两片贝雷。

拖车运输一辆挖掘机，挖机按三一重工SY200C斗容1m³的来考虑，挖机重量21t。拖车按解放后双桥30T平板车来考虑，拖车自重12t。轴距4600+1350mm，前轮距1950mm，后轮距1847mm，轮胎数为10。栈桥失稳实例支架构型范例栈桥失稳实例建模计算栈桥应力（σmax=-769.8mPa）支架构型范例栈桥失稳实例

支架构型范例栈桥失稳实例建模计算栈桥屈曲分析（临界荷载系数1）支架构型范例下横梁支架

武穴长江大桥15#主塔下横梁设置于主梁下方，顶部标高+59.422m，顶面水平，底面主塔侧比跨中侧高1m。横梁采用箱形断面，预应力混凝土结构，在主梁支座下方设置了1m厚的隔板。横梁根部（塔侧）高9m，跨中高8m，宽10.5m，顶底板厚1m，腹板厚1m。两道横隔板均设置了2m×0.9m人孔，顶板设置了2m×2m人孔。下横梁下主塔结合段设置2m高，0.9m宽的过人孔，过人孔顶部为半径0.45m的半圆弧，底部两侧设置为半径20cm的圆角。支架构型范例下横梁支架下横梁采用落地钢管支架法施工，落地钢管型号为P820×10mm，横桥向布置4排，顺桥向布置3列，其中两侧钢管支撑于塔座上，中间钢管支撑于承台顶面，落地钢管竖向设置5道平联，平联P500×8钢管，自下至上第3道和第5道平联两端与塔壁预埋的钢板焊接，增加支架稳定性。

支架构型范例下横梁支架

落地钢管顶部设置双拼HN800×300枕头梁，其上布置D16型D型施工便梁作为主梁；在主梁靠塔侧各设置一处双拼HN800×300型钢，下部采用预埋在主塔内的支点牛腿作为支撑结构；在主梁上部间距30cm设置一道HN400×200型钢作为分配梁。支架构型范例剪力预埋件支架构型范例上横梁支架(膺架)主塔上横梁顶部标高为190.422m，采用箱型断面，为预应力混凝土结构，高6.0m，宽高7.5m，腹板厚1.0m，顶板厚1.0m。横梁内布置36束15-25预应力钢绞线，其锚下张拉控制力采用0.7fpk=1302Mpa，每束张拉力为4557kN，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚工艺。支架构型范例上横梁支架(膺架)上横梁支架采用型钢支架作为支撑结构，其中受力主型钢采用双拼HN400×200型钢，中间斜撑采用双拼HW200×200型钢，型钢支架顶部与底部垫梁均采用双拼HN400×200型钢；型钢支架顶面设置贝雷梁，贝雷梁之间采用90型门架联接，中心间距1.3m，贝雷上方节点处设置HN350×175型钢分配梁，在分配梁上方间距0.6m设置I25a工字钢，在工字钢上方按照0.5m间距布置I16工字钢，其上布置40cm间距的I16工字钢垫梁。支架构型范例上横梁支架(膺架)上横梁支架采用型钢支架作为支撑结构，其中受力主型钢采用双拼HN400×200型钢，中间斜撑采用双拼HW200×200型钢，型钢支架顶部与底部垫梁均采用双拼HN400×200型钢；型钢支架顶面设置贝雷梁，贝雷梁之间采用90型门架联接，中心间距1.3m，贝雷上方节点处设置HN350×175型钢分配梁，在分配梁上方间距0.6m设置I25a工字钢，在工字钢上方按照0.5m间距布置I16工字钢，其上布置40cm间距的I16工字钢垫梁。支架构型范例上横梁支架(膺架)上横梁支架上铺钢模板系统，钢模在现场加工完成，由间距30cm的I16工字钢背楞、C10槽钢背方及6mm钢面板组成。支撑牛腿钢板预埋于塔柱内，通过型钢与塔柱预埋钢板焊接而成，在型钢牛腿上设置砂箱，支架模板标高采用砂箱调节。支架构型范例上横梁支架棋盘洲长江公路大桥主塔高157m，上横梁距离地面约128m，采用支架整体现浇上横施工难度较大，目前拟采用分层浇筑法对上横梁进行施工，先搭设支架浇筑上下顶板，然后拆除支架上的横梁，仅留下拱圈支架浇筑拱饰。支架构型范例上横梁支架(提升支架)棋盘洲大桥主塔上横梁施工支架提升、下放部分包括装饰支架和横梁支架。施工支架整体重量约为350t，提升、下放高度约为110m。施工支架提升时装饰支架和横梁支架两部分分开整体提升，施工支架下放时装饰支架和横梁支架两部分整体下放。支架构型范例上横梁支架(提升支架)装饰支架提升结构布置图施工支架下放结构布置图支架构型范例上横梁支架(提升支架)横梁支架提升上吊点示意图横梁支架提升下吊点示意图支架构型范例上横梁支架(提升支架)施工支架下放上吊点示意图施工支架下放下吊点示意图支架构型范例抗风临时支墩为提高已架设梁段的整体稳定性和安全性，在边跨距离北塔中心线146m桩号K160+172.304处设置一个临时墩。

临时墩采用钢管桩搭设顺桥向2排，横桥向4排，共八根钢管桩。钢管桩分两部分，底部采用P1020×12钢管，至顶面标高+42.3m处，内套入P820×10钢管，自顶面标高+40.3m~+56.8m。在钢箱梁架设前利用浮吊配合振动锤将P1020×12钢管打入到位，并连接平联与部分斜撑，在平台上将P820×10钢管四根一组连带枕头梁在平台上拼装完成后由浮吊提升，并插入P1020×12钢管内放置，待NB9号梁段安装完成且斜拉索第二次张拉完成后，利用千斤顶配合钢绞线将P820×10钢管提升至设计标高后，与P1020×12钢管焊接固定，然后焊接平联及斜撑。支架构型范例抗风临时支墩临时墩施工流程图支架构型范例抗风临时支墩临时墩与钢箱梁的连接为柔性吊带连接，临时墩仅承受水平向的荷载，不承受竖向荷载。钢箱梁和临时墩连接后，在后面每一根斜拉索张拉时都需暂时松开吊带，以免吊带被拉断。临时墩与钢箱梁连接结构图支架构型范例钢箱梁滑移支架

棋盘洲长江公路大桥主桥为双塔单跨钢箱梁悬索桥，缆跨布置为340m+1038m+305m=1683m。黄冈侧主梁施工方法为：无索区梁段（1#）先通过浅滩滑移支架滑移到2#梁段位置下方，再通过缆载吊机和卷扬机荡移至塔旁存梁支架；浅滩区梁段（2#～6#）通过浅滩滑移支架滑移至相应位置，再利用缆载吊机吊装；深水区梁段（7#～33#）由驳船浮运至相应架梁位置，利用缆载吊机吊装。支架构型范例钢箱梁滑移支架浅滩滑移支架和塔旁存梁支架的立柱均采用820×10钢管桩，连接系均采用325×10钢管，其中浅滩滑移支架的滑道梁1为3工40c钢，横梁1采用3工20b钢，纵梁为贝雷梁，横梁2为2HN700×300型钢，塔旁存梁支架的滑道梁2为3工40c钢，横梁2’为2HN700×300型钢。支架构型范例钢箱梁滑移支架浅滩滑移支架断面图支架构型范例现浇梁支架

武穴长江大桥北滩桥主要包括跨黄广大堤与跨利丰民堤的跨堤孔桥，涉及1#~4#墩和10#~13#墩，桥型布置均为（56+100+56）m预应力混凝土变截面连续梁桥；两跨堤孔桥之间为（6×30）mT梁，涉及5#~9#墩，垮堤桥全长604m。箱梁0#块在托(支)架上施工，梁段总长10m，边、中合拢段长为2m；挂篮悬臂浇筑箱梁1#～4#块段长3.0m，5#～11#块段长3.5m，12#～16#块段长4.0m，箱梁悬臂浇注采用菱形挂篮进行施工，梁段划分图所示。支架构型范例零号块支架

北滩桥2#墩0#块支架采用钢管落地支架进行施工，支架结构主要为：P1020×12落地支撑钢管位于承台顶面四角处与墩身中心面成10度角向两侧倾斜；落地钢管与墩身之间水平方向设置两道P500×10钢管并利用预埋件连接；落地钢管顶面焊接双拼][40a槽钢主梁，且墩身端与定制剪力构件销接；主梁上靠近墩身侧及落地钢管顶采用钢垫块与卸块进行高度调节；底模采用间距为85.5cm（腹板处间距20cm）的HN400×200型钢作为支撑梁；箱梁侧模与翼板模板采用由120×80方管拼装焊接的桁架支撑，且在桁架底部设计滑移结构。支架构型范例零号块支架

北滩桥2#墩0#块支架采用钢管落地支架进行施工，支架结构主要为：P1020×12落地支撑钢管位于承台顶面四角处与墩身中心面成10度角向两侧倾斜；落地钢管与墩身之间水平方向设置两道P500×10钢管并利用预埋件连接；落地钢管顶面焊接双拼][40a槽钢主梁，且墩身端与定制剪力构件销接；主梁上靠近墩身侧及落地钢管顶采用钢垫块与卸块进行高度调节；底模采用间距为85.5cm（腹板处间距20cm）的HN400×200型钢作为支撑梁；箱梁侧模与翼板模板采用由120×80方管拼装焊接的桁架支撑，且在桁架底部设计滑移结构。支架构型范例零号块支架

0#块与墩顶之间进行临时锚固以确保挂篮悬臂浇筑过程中的稳定性与安全性。临时锚固利用预埋的JL32精轧螺纹钢筋，fpk=930MPa，控制张拉力为370kN，每个墩顶处共设置72根精轧螺纹钢筋，墩顶临时固结布置如图所示。支架构型范例挂篮

根据梁段长度、重量、梁高等参数，设计时按以下三种工况进行计算。工况一：1号梁段混凝土灌注完成工况。此工况梁段高度最大、混凝土重量较大。工况二：11号梁段混凝土灌注完成工况。此工况梁段长度最大、混凝土重量最大。前两种工况主要控制浇筑时杆件的强度和刚度及稳定性。工况三：11号梁段完成，挂篮由11号至12号梁段走行工况。此工况挂篮走行距离较长，控制挂篮走行状态抗倾覆稳定及外模、底模走行梁走行状态的强度和刚度。支架构型范例螺线挂篮本挂篮呈弓形结构（简称螺线挂篮），其主要组成结构：主桁架、底篮、悬吊、锚固、行走、模板及孔筋系统7个系统组成。单个桁架呈弓形结构，并由2组桁架通过3组横杆组成挂篮桁架系统，其中每片桁架由2片三角架及一根连杆组成，三角架则是利用主墩0#块托架结构周转使用。荷载：自重、混凝土超载、