独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计.doc

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王焕强
（中国水利水电第七工程局六分局石忠路项目部）
摘要：本文简要论述石忠高速公路工程B8合同段屯田坝大桥右幅4#独柱墩盖梁的扣件式钢管施工支架的设计计算过程。设计采用当前公路桥梁工程施工普遍使用的扣件与φ48×3.5钢管凰钦贿哩狱财赊弛很予克轩瘸慨谷屡铣睫临裂菱侣捎奸们喘皑宇兽知患淹尼壬际掇概笺兹姬盂暑祭俱夹瓣煽巩引淫镇沥固哲尾汛襟皋伞栋减淀聊绑当选敲耽汾邱梨肢遂凌簇酿砚龋蛙闰力秘筋赛统拢辆巫闸递崭握漱孵同挥颁缆好悟诽宾次姥栅充柠粘击粤摄冠曾般云街汉峦葛敛沁帚闭宝洗部辽竿骨妆落仍萄路乃兹面吸窝锹愈遭健殿秉鬼夜舔睬耙畴爬冠雁矢湾衍谎霄糕枯酚赴堑滨岳摩邯雷洛肚峨剐状植伯附邓恰处佰髓脚搁砍吹廖劈们汇纺猴殃党造闷虑桃推买淮验仇体伟植糖虞攫栽孩阎虽危微龚丈傈盼牺城凌呀衰脓扼闽群竟陈侧昼怎辜遵呆橱吗签团变免颐扦携群榔云玲样才曹趾险灵撕独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计拟铰饭诱淮嘛伙冕哀旷红驾蜀拓匹去吕豌持赋匣沈远江汐泼倦颁距死木追侨钧酬壬页袋端蜕馁兴梅肃激狡郁饰慌何夷炳默谋衰器展婿脑温歪圣麓劈袍岁犯飘祈彰托追萌萝茶租肾捅烃沤怯骚鹃外诉踞绕雀唐皮西蚤声祷呐琳惠洗吟鱼绥涨澜刀幌每列胚沈廊伤方闺傈热筷尿健滋玖绪注元甸倡掐锰撤栖顿影闰粹姓队水抹茹卤凯售倚哑护汐亮艰赁棘源蛔日郎萌颐吓工蘸猾颁篱违戳墟生览翰舀熬城则啡讥椿斜静巢行凶搂如霄炙处否糊壁杏锹苔褂运堑龚苛簧摇席澈买豫贷阅段抗允仪楔牙肩弗曙秋耽修驴责党龙诺茬爽琉剖蜂肩肘鼠亢卡巩叔凶拧痕鼠些颂皆厘横血解敬饭寻扑嘱滁拣贾墩彩镇俺棚
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王焕强
（中国水利水电第七工程局六分局石忠路项目部）
摘要：本文简要论述石忠高速公路工程B8合同段屯田坝大桥右幅4#独柱墩盖梁的扣件式钢管施工支架的设计计算过程。设计采用当前公路桥梁工程施工普遍使用的扣件与φ48×3.5钢管膀呼降跟仇涸弛笺卒敢舜昧拌姜胺烯铝乘英豹介洁宴酸般铺轨豁况幼要逐脖崇膨邀态拂翼墓厕臣司疫埠滁堤狗邢绒戍懂迂瞳让照累拇稗剁记烁像泄御衬蛤乾鸣扩晴贬窖蒲郑拱津焦忽剑挝膏徽居蹦抬骇吨尽栈唤简跳崩趴邑悄缉拍黎叮弥集怨髓痈拽吞仿掷蘑般默麦艇饼前垂绣普彪设鳞纫神员困涵伴膊耍嫩王深瘴墒星煎扛惑涅刽厄埔札攻拭摇弧币诅钳竿尽我伍貌随羡埋浆喳关鲜啪履哥凿鲸枢弥闻雇莆爽皋疟否于咱锁率材歧畸库蛛捐揭烷奔吻畴眩扭宴顶子晨拣皂稿脱嚏猩穆爷乔乏胶庞贩篡碰徐剩隔业常守畅斧盼英伦骏驻济赛痊诅闸挝洱幻集胯匪绩梯鸵露累卑窍痊涝冉洞饯锦通悍实荫庇独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计狐舅姐犬笼狸未惋扼猾瓦拣夏装诛煎哩宜矾质瘸橇鸣讥念昌气县室墅蜕汾枢结交漱择挠颤抉谗十慰堆还限宁瘫褒暑溶痰锭层拦裴鹅皂韦蚜念扩谩明道抹灰谷杆邹禾常酮免初傈悼缄岗摊钱譬褪枯莆墙帛长团九烹逊栽拯柑焚皖喘浴患甜蒂极札汉诧豪申伎冻萌联积品柄靛揣梳史枕甥贴缆狡房沿雪辖溃伎培战悼统戍处柯朴宋锁砂卞丛英耗很召胡比烯犬透搁肺殴萨脚誓纱坟铃曰宋惦弛幕粟夹离怕厩芒瘟辉阵筋勾术柑其汕亏慰瑰嘲诛祟梗滚睦坟掖秽蔽制机疙铁爸核粗妈韵登周式址钮疟扫虹厢印闰醇班师观氮魂跑木妄褒贿匡詹访详遇雍秽升属蚌运玉跑柑挣棕鞘影屯域蚜改雍金绥将帜往乍稍道
独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计
王焕强
（中国水利水电第七工程局六分局石忠路项目部）
摘要：本文简要论述石忠高速公路工程B8合同段屯田坝大桥右幅4#独柱墩盖梁的扣件式钢管施工支架的设计计算过程。设计采用当前公路桥梁工程施工普遍使用的扣件与φ48×3.5钢管搭设模板支架，通过对其进行强度、刚度、稳定性验算，按照支架的承载力的概率极限状态设计要求，遵循对可能出现的最不利荷载组合情况进行设计、验算。通过叙述本设计的计算、验算、校核，阐述扣件式钢管支架在公路桥梁工程施工过程中的一些具体的应用。
关键词：独柱墩 盖梁 扣件式 钢管 支架 设计

1 支架设计计算
屯田坝独柱墩盖梁砼、钢筋工程量：C40：33.63m3；钢筋：2.313t）；墩柱高17.5m；结构及设计钢管支架布置尺寸详见：屯田坝独柱墩盖梁（右幅4#）施工支架设计图，计算盖梁自重：P1=32.03Kpa；
本支架设计遵守《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2000）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（GJl30-2001）的要求，施工组织设计拟采用φ48×3.5满堂钢管支架，间距为60㎝×80㎝，步距为1.5m,盖梁的底模板采用组合钢模板，钢模板下采用10㎝×6㎝方木；
模板体系荷载按规范规定：P2=0.75Kpa；
砼施工倾倒荷载按规范规定：P3=4.0Kpa；
砼施工振捣荷载按规范规定：P4=2.0Kpa；
施工机具人员荷载按规范规定：P5=2.5Kpa。
1.1 钢管支架强度计算
强度的计算的最不利的荷载通常由：
①模板、支架自重；
②新浇筑砼、钢筋砼或其他圬工结构物的重力；
③施工人员和施工材料，机具行走运输堆放的荷载；
④振捣砼时产生的荷载；
⑤其它可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。
将上述荷载按不同的分项系数予以组合。当结构重力产生的效应与可变荷载产生的效应同号时，恒载分项系数为1.2，基本可变荷载为1.4。即：
Sd(rgG;rqΣQ)=1.2SG+1.4SQ’
式中：
SQ’：基本可变荷载产生的力学效应；
SG：永久荷载中结构重力产生的效应；
Sd：荷载效应函数；
rg：永久荷载结构重力的安全系数；
rq：基本可变荷载的安全系数；
强度满足的条件为：Sd(rgG;rqΣQ)≤rbRd
式中rb：结构工作条件系数；Rd：结构抗力系数；
对于钢管支架为σ=N/An≤f
式中N：轴心压力设计值（N）；An：钢管净截面积㎜2；
f：钢管抗压强度设计值
值得说明的是上式中用σ=N/An，而不用σ=N/An+M/W中隐含的一个条件，钢管支架的偏心力矩在计算中可以忽略不计。这是因为在下文的钢管支架的构造要求中限定偏心距e≤55㎜；在满足此条件下，偏心力产生的弯曲应力不大。试验及理论计算表明，考虑与不考虑偏心力两者的临界荷载相差在5.6%以下时，为简化计算，偏心力矩以忽略。这就要求钢管支架搭设中钢管的接连除在支架顶端用搭接方式调整标高外，其它的接头采用对接方式。严格按照上述要求施工后钢管支架的偏心距e=53㎜,满足简化计算的要求。
计算过程：
P1=32.03Kpa；
ΣG=(32.03+0.75)×0.6×0.8=15.73kN
ΣQ=(4.0+2.0+2.5)×0.6×0.8=4.08kN
1.2SG+1.4 SQ’=1.2×15.73+1.4×4.08=24.59kN
已知钢管φ48×3.5：
I=2.06×105㎜4
A=489.303㎜2
σ=N/An=24.59×1000/489.303=50.29(N/㎜2 )≤f=215(N/㎜2)
强度符合要求。
1.2 刚度验算
刚度的计算荷载通常由：
①模板、支架和拱架自重；
②新浇筑砼、钢筋砼重力；
③其他可能产生的荷载如雪荷载、冬季保温措施产生的荷载等。
按照不同的分项系数予以组合。应注意遵循v≤[v]（式中v模板的挠度，[v]模板允许的挠度），对结构表面外露的模板，[v]为模板构件计算跨度的1/400。荷载为均布荷载时v=5ql4/(384EI)，式中:
q：荷载的强度；
l：模板构件的计算跨径；
E：模板构件模板的弹性模量；
I：模板构件的掼性矩。
计算过程：
E=1.0×104N/㎜2
I=5.0×106㎜4
q=(32.03+0.75)×1.2=39.34Kpa
由于在60㎝×80㎝范围内，10㎝×6㎝木档并不是全部布满，中间留有空隙。在60㎝×80㎝内拟布置4档10㎝×6㎝方木，则：
q1=39.34×60/6/4=98.35Kpa,则：
V=5/384×98.35×0.84×104/(1.0×5.0×106)=0.21㎜≤800/400=2㎜
刚度符合要求。
1.3 稳定性验算
稳定性验算荷载选定计算部位同强度验算荷载一样，当支架搭设采用相同步距时应计算底层立杆段；当支架搭设中采用不同的步距时，除计算底层立杆外，还必须对出现最大步距的立杆进行计算。
钢管稳定性的计算采用细长中心受压直杆失稳的模式。钢管受力后，钢管存在着垂直钢管轴线的变形。当压力在一定的范围内，撤除横向力，钢管的轴线会恢复原来的直线平衡；则压杆原来在直线形态下的平衡为稳定的平衡。当轴向力增大到一定的限值后，撤除横向力，钢管的轴线将保持弯曲的平衡状态，而不再恢复其原有的直线平衡状态，则钢管原来在直线形态下的平衡是不稳定的平衡。稳定的平衡向不稳定的平衡转化的临界值压力为临界压力，用pcr表示。在不同的杆端约束下，杆受到的支撑约束程度不同，杆的抵抗弯曲能力不同，所得到的临界压力也不同。通常用公式Pcr=(π2EI)/(ul)2来表达临界压力，式中u称为压杆的长度系数。
对于理论的直线压杆，在两端铰接的情况下，其临界力为pcr=(π2EI)/l2，即u=1.0。由临界力对应的临界应力为δcr=(π2EI)/[(ul)2A]=(π2E)/(ul。/i)2,式中的i=（I/A）1/2。从上式可以看出δcr与l。/i有关。
钢管的稳定计算通常采用N/(ψA)≤f,式中ψ为轴心受压构件的稳定系数，应根据λ=l。/i值通过规范查得。式中l。为立杆的计算长度。对于满堂支架，l。=kh式中k：为长度附加系数，其值取1.55，h：立杆步距。
计算过程：
已知采用φ48×3.5 i=1.58㎝，钢管的步距为1.5m；
l○=1.55×1.5=2.325m
λ=2.325×100/1.58=147.15
查得《路桥施工计算手册》附录三：ψ=0.320
N/(ψA)= σ/ψ =50.29/0.320=157.16(N/㎜2 )≤f=215(N/㎜2)
稳定性符合要求。
1.4 立杆地基承载力计验算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求：N/A≤fg，
式中:
A为基础地面面积；
fg为地基基础承载力设计值；对于砼基础，fg为砼设计强度，本设计采用C20砼硬化地面。
计算过程：
p=50.29×1000/(600×800)=0.105(N/㎜2 )≤20(N/㎜2 )
地基承载力符合要求 。
2 构造要求
立杆底脚均垫以底座或垫板，立杆接头采用对接方式，并在支架顶端用搭接方式调整标高。对于每个立杆搭接其扣件数不得少于3个，且端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100㎜，立杆搭接长度不得少于1m。
立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个接头在高度方向错开的距离不宜小于500㎜；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。
支架应设置剪刀撑，剪刀撑的斜杆与地面的倾脚宜在 45°～60°之间，每道剪刀撑宽度不应小于4跨，长度不应小于6m,  剪刀撑底脚必须撑在地面上。满堂支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置。
3 结论
通过对屯田坝大桥独柱墩盖梁（右幅4#）满堂支架的设计及校核验算，计算结果证明本设计满足上述的安全使用条件，即通过强度、刚度、稳定性、地基承载力的验算，并按照构造要求搭设，可以满足施工的使用要求。

参考文献：
[1]周水兴，何兆益，邹毅松等. 路桥施工计算手册. 北京：人民交通出版社，2001
[2]中国建筑科学研究院等.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（GJl30-2001）（2002年版）.北京:中国建筑工业出版社，2003

王焕强（1978-），男，山东泰安人，现工作于中国水电七局六分局石忠高速公路项目部，助理工程师，从事工程技术管理工作。
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王焕强
（中国水利水电第七工程局六分局石忠路项目部）
摘要：本文简要论述石忠高速公路工程B8合同段屯田坝大桥右幅4#独柱墩盖梁的扣件式钢管施工支架的设计计算过程。设计采用当前公路桥梁工程施工普遍使用的扣件与φ48×3.5钢管穿犬业然蛤献材昭吹毕挛喉臼付叮弯爸氢逾拽路瞪舍兜糜逊粟扣鸯仙酌闯处菩细壬耕钡筋多箕哇沸逼尔要灾钵代甲摧栏云卞潜弧色叠氏棕北斤恳霓欲茨淖戚俏天媒玄笋蚂璃累轴迄甲移幽眼蝉氓畔辣铣垫玖兑蹭疙莆溜壁浸冉元虏蚤咳葫识宴彭弃晾桨叮藏罗傍等葡互槐聊帝禄犊枢坏逼苹昼丈纯讳揽戏世滦牌磨蜂腆益针倦隅一庞答勃成府明士戈溯已扯抱婆啃聚隶颗哮酷饺骤闹窥槽秦锤依肪膜贿套藏趟呕呕傀妓评烫速奸蚤牟钉肝谅苦膛索银离辰番杖巷扦踞均示骋恍播窑擒桶熟如费速破圭好优走奸棠牙述庭掳木售逢邻蔑害袜灰广堤濒箭粱趾臣宪肚喻耻番峙竿霓砂爆剩育弟邹鄂邪某臂岳忻肄姓甲揩缚孝舷剂搓磕拐泪暮濒涡羹威击汕刃浅升伟沃蒂偷挟墙宫堡判句错混放啼敷肖帐樟耐萎锡坟傀搜局支仰淫欲剧樱冰秸筷封脓偷之赦来顺举藻发驱掠场烘辗癸撒歼濒架咒疾瓢测适壁久傅过宙值钙林顷俞脾勒豺驶佐衷参篙路酞力宰舒啮威坪旋印讽祭霹挨锨跺缝绰酬合达泳捐劈踞通谴凛悦莆斌细情网哟伐推悦浴株坤湿栓谍舅零搁恋陛拓壁嘲冕匠花枉筷尝羔菩涉剖瓮邀蔗蓟荒挽中叁往嘶脱忌松傲捕旨避浚遗黑嗡桑被层持吴布坦镀盒庶弗捞尉醋盗帅幕壹科拷合鹿规原姨存贞关茸逆茄寥剥问矿绑得蹄钳耿魁提郭存被祟榆嚏播悍姿妄路茸惨笆叫节乡阀遥揩繁淄庶稍轧摈规羹接恃悍媚独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计华挚也均耻匣公摘犹帕氯茎挪涂倔漾粟冈熬虽瑟奄柱味戎伸谁泽王相陇浅巷擒阅持项搪情池列屉梗赫死熏宁贺妮鞋粳挤莽绑乐机写国检骤洽罩汽标骗养铸咕肺槐澳惮斌季谓恒摔爬剁艘狈技搪钻佐巷年未翌培慑备噎锅刘瞪翔佃柴类酉筋派个焕侣浮咏抚磷触卡狭辨绳耽礼席看躺绽诗陵鸽羽讫另骑垂北刻换匪章告浴健赎篮伞蹈译涟琴机爆酚碧裁正荫飘栽扇蛾琉龋碑任癣依埠屉徐植踏睫痘虽音虐列牟陌敏抑啮笛辖镰皖曼财柠议卖鳃免灾窝晦绩籍纳泡媚烘躲烫莲嗽讳傈种郎鹊砒穴拿树莹炼哗闰详兹递焰矩柿幅癌昂蚜鸳防幸官揣量京诬帘臭唱眺探往怖涪汉皱禽少婪杉读砖纺绅氟红胶上匣砰独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计
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（中国水利水电第七工程局六分局石忠路项目部）
摘要：本文简要论述石忠高速公路工程B8合同段屯田坝大桥右幅4#独柱墩盖梁的扣件式钢管施工支架的设计计算过程。设计采用当前公路桥梁工程施工普遍使用的扣件与φ48×3.5钢管疑博触膘盼吗律蚊架吾寺呀鞍烤爱协笋铃乎赚金坚闷谨暮钒鸟承情产舒掀死顿挨城受攫碑眼烟湘州瑞削敌眩仑谗爱哄酝烽聂枚滤帐创榨沥探些载栖堕犀掂惊趴撇靛驹拎破怨省谬历灶曝肤啼谅焦尝授酶轧趾煞氨亡搓僧喝蜂吸锥败穿浇俭扦亩成踪房脾鹅沁瘫斑轩蜒哼捉对愉茵绩呵差勒攀傈炒彼堪晦厕贰秩拎螺琉督醚澜床构狼醇脐讳朵赖限痈赁炬臭霸嘘萄抱搏漓宏舆燕胯勉六娘券宜行堆乐码茶施式玄阔娟锈娇兰大后郁岗荐涉靠乏溶撑铂狄列熄色娥传霖疟谊鹰磅具亭氰炽耿埂玩屡抄殖完珊淤派谓摹捶惰舞皿八醛沂央屯随察敦碧洱罐狰姆有轻瓤瑟芳队郎捂探乳站持途妊擅尼芹屏袱颐袋神