盖梁门式支架施工计算书讲解学习.doc

盖梁支架设计计算书

一、盖梁支架施工工程概况
1、工程简介
 本工程跨线桥盖梁共8个，分A1型和A2型两种，A1型盖梁与路线垂直长度11.75m，跨度8.5m，断面尺寸1.8×1.7m，悬臂最长1.025m；A2盖梁与路线垂直长度13.025m，跨度11.05m，断面尺寸1.8×1.8m，悬臂最长2.025m。盖梁立柱直径均为1.2m。本次验算1.8×1.8m盖梁支架系统设计。盖梁示意图如下：

2、支架系统设计
盖梁支架采用MF1219门式钢管支架，立杆φ42×2.5㎜，支架纵桥向间距均为60㎝，横桥向最大间距60cm。门式支架布置两层，门架间以斜支撑、水平杆和剪刀撑连接构成整体框架。
盖梁底模、侧模均采用18mm优质胶合板，在侧模外侧采用间距0.8m的2[12.6槽钢作竖带，竖带高2m，在竖带上下各设一条φ20㎜的螺杆作拉杆，在竖带外设φ48×3.5的钢管斜撑，支撑在横梁上。在底模下部采用10×10cm方木作横梁及纵梁。
盖梁支架设计如下图所示：

二、盖梁支架及模板施工受力验算
        1、荷载计算
 ①钢筋砼自重荷载q1
钢筋砼重力密度取26KN/m3，盖梁梁高为1.8m，不考虑梁端部梁高减小，自重荷载为q1=26×1.8=46.8KN/㎡。
②模板、楞木等荷载q2
胶合板荷载，胶合板容重17KN/m3：q1’=1.8×1×0.018×3×17/（1.8×1）=0.92KN/㎡。
模板两侧背楞方木荷载，容重8 KN/m3：q2’=0.1×0.1×1×10×8/（1.8×1）=0.45KN/㎡。
模板两侧背楞槽钢荷载，l=200㎝，间距80㎝，单位重0.124KN/m：q3’=2×0.124/（1.8×0.8）=0.17KN/㎡。
底横梁方木荷载，间距30㎝，容重8 KN/m3：q4’=0.1×0.1×1×8/（1.8×0.3）=0.15KN/㎡。
φ20㎜拉杆荷载，l=240㎝：q5’=2.4×15.8×2/1000/（1.8×0.8）=0.053KN/㎡。
以上共计荷载：q2=1.75 KN/㎡
③底纵梁方木荷载q3
底纵梁方木荷载，容重8 KN/m3：q4’=0.1×0.1×1×4/（1.8×1）=0.03KN/m。
④门架自重荷载q4
MF1219门架：0.28KN/m
⑤、振捣砼荷载：对水平模板f1=2KN/㎡，对垂直模板f1’=4KN/㎡。
倾倒砼荷载：f2=2KN/㎡。
施工人员及机具荷载：f3=2.5 KN/㎡。
以上共计荷载:q5=6.5KN/㎡，q5’=8.5KN/㎡。
2、荷载组合
①、模板侧压力计算
Q1=q1×1.2+ （f1’+ f2）×1.4=46.8×1.2+（4+2）×1.4=64.56KN/㎡。
②、验算底模、横梁
Q2=（q1+q2)×1.2 +q5×1.4=（46.8+1.75）×1.2+6.5×1.4=67.36KN/㎡。
③、验算纵梁
Q3=（q1+q2+q3)×1.2 +q5×1.4=（46.8+1.75+0.03）×1.2+6.5×1.4=67.4KN/㎡。
3、底模板验算
底模钉在横向方木上，横向方木@30cm，截取1m板宽计算，跨径30cm三等跨连续板计算，计算简图如下

① 1×0.018m胶合板截面特点
I=bh3/12=100×1.83/12=48.6cm4=4.86×10-7 m4
W= bh2/6=100×1.82/6=54cm3=5.4×10-5 m3
Sx= bh2/8=40.5cm3=4.05×10-5 m3
[σw]=12MPa
[τ]=1.9 MPa
E=9×10 3MPa
② 截面验算
a. 弯曲强度验算
Mmax=0.1ql2=0.1×67.36×0.32=0.606kN·m
σw= Mmax /W=0.606/(5.4×10-5)=11.2×106N/m2=11.2MPa<[σw]=12 MPa ，可。
b. 剪切强度验算
Qmax=0.6ql=0.6×67.36×0.3=12.12kN
τmax= QmaxSx/(Ib)
=12.12×103×4.05×10-5/(4.86×10-7×1.0)
=1.01×106N/m2=1.01MPa<[τ]=1.9MPa ，可。
c. 挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
=0.677×67.36×103×0.34/(100×9×103×106×4.86×10-7)
=0.00084m﹥[f]=l/400=0.3/400=0.00075m，考虑到结构计算的安全储备，故挠度基本满足要求。
4、横梁方木验算
横向方木采用10×10cm，方木长度2m，@0.3m，盖梁下方木最大跨径0.6m。按三不等跨连续梁计算。
分布荷载：q=67.36×0.3m=20.21kN/m，
计算简图如下

① 10×10cm松木方截面特性
I=0.14/12=8.33×10-6 m4
W= 0.13/6=1.67×10-4 m3
Sx= 0.1×0.12/8=1.25×10-4 m3
[σw]=12MPa
[τ]=1.9 MPa
E=9×103 MPa
② 截面强度验算
a. 弯曲强度验算

Mmax=0.64kN·m（结构力学求解器计算）
σw= Mmax /W=0.64×103/(1.67×10-4)
=3.83MPa<[σw]=12 MPa (满足要求)
b. 剪切强度验算

Qmax=7.04kN
τmax= QmaxSx/(Ib)
=7.04×103×1.25×10-4/(8.33×10-6×0.1)
=1.06MPa<[τ]=1.9MPa (满足要求)
c. 挠度验算

fmax=0.00028m<[f]=l/400=0.0015m (满足要求)
5、纵梁方木验算
纵向方木采用10×10cm，跨径0.6m，可按均布荷载三等跨连续梁来计算。
分布荷载按最大跨径0.6m：q=67.4×0.6=40.44 kN/m
计算简图如下：

① 10×10cm松木方截面特性
I=0.14/12=8.33×10-6 m4
W= 0.13/6=1.67×10-4 m3
Sx= 0.1×0.12/8=1.25×10-4 m3
[σw]=12MPa
[τ]=1.9 MPa
E=9×103 MPa
② 截面验算
a. 弯曲强度验算
Mmax=0.1ql2=0.1×40.44×0.62=1.46kN·m
σw= Mmax /W=1.46×103/(1.67×10-4)=8.74×106N/m2=8.74MPa<[σw]=12 MPa ，可。
b. 剪切强度验算
Qmax=0.6ql=0.6×40.44×0.6=14.56kN
τmax= QmaxSx/(Ib)
=14.56×103×1.25×10-4/(8.33×10-6×0.1)
=0.22×106N/m2=0.22MPa<[τ]=1.9MPa ，可。
c. 挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
=0.677×40.44×103×0.64/(100×9×103×106×8.33×10-6)
=0.00047m﹤[f]=l/400=0.6/400=0.0015m，可。
6、门式支架稳定性验算
门式支架的单肢按最大纵向间距＠60cm、横向间距＠60cm，故一个立杆所承担的荷载面积为0.6×0.6＝0.36m2。MF1219门架自重荷载为：0.28KN/m
一榀门架单肢立杆承担的荷载： N=Q3×0.36+1.2×0.28×1.93=24.9KN
σ＝N/A ＝24.9×103/310=80.3Mpa＜[σ]＝205MPa。

j 为门架立杆的稳定系数，按，查表得j =0.177，Nd=j · A1·f=0.177×310×205/103=11.2KN﹤24.9KN，不能满足要求。在中间加一道钢管连接，则有h0=965㎜，，查表得j =0.588，Nd=j ·A1·f=0.588×310×205/103=37.4KN﹥24.9KN，满足要求。
7、侧模板验算
①、混凝土对模板的侧压力计算：
采用内部振捣器时，新浇混凝土作用干模板的最大侧压力可按下列二式计算，并取二式中的较小值：
式一：F=0.22 V ct0β1β2V½
式二：F= V c·H，
式中：F—新浇混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）
V c—混凝土的重力密度（KN/m2）
　　　t0—新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定，当缺乏实验资料时，可采用t＝200/(T+15)计算；
式中：T—混凝土的温度（°）
　　　V—混凝土的浇灌速度（m/h）
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度
　　 β1—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。
　　 β2—混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时取0.85，50—90mm时取1.0，110—150mm时取1.15。
有效压头高度h（m）按下式计算：
h=F/ V c
式中：h—有效压头高度（m）
　　　H—混凝土浇灌高度（m）
盖梁高1.8m，计算混凝土对模板的侧压力F=0.22 V ct0β1β2V½
式中：β1＝1.2，β2＝1.15，V＝1m/h，Vc=26KN/m3,
t0=200/(T+15)= 200/(25+15)=5h；
代入上式得：F＝0.22×26×5×1.2×1.15×√1＝39.47 KN/m2；
而F′＝V c·H＝26×1.8＝46.8KN/m2；
按取最小值，故最大侧压力为39.47 KN/m2，
有效压头高度为h=39.47/26=1.52m。
②、模板及其支架设计计算的荷载组合为：
F组＝F×1.2+（f1’+f2）×1.4＝39.47×1.2+（4+2）×1.4=55.76KN/m2；
③、对拉螺栓的设置计算
背楞为竖向2根［12.6槽钢，拉杆竖向间距1.85m，横向间距0.8m。
背楞最大线荷载：q=39.47×0.8=44.61KN/m，受力荷载图如下：

底下拉杆受力最大：Rmax=30.25KN
故选取M20对拉螺杆（容许拉力为38.2KN）可满足强度要求。
④模板面板的计算
面板支承在方木小楞上，小楞间距30cm，面板计算简图如下图：
A、抗弯强度验算

弯矩图如下:

面板的最大弯距：Mmax=0.4KN.m；
按以下公式进行面板抗弯强度验算：

其中， σ --面板承受的应力(N/mm2)；
M --面板计算最大弯距(N.mm)；
W --面板的截面抵抗矩 :

b:面板截面宽度，h:面板截面厚度；
W= 0.8×0.0182/6=4.32×10-5m3；
f --面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13MPa；
面板截面的最大应力计算值：σ = M/W = 0.4×103/ 4.32×10-5 = 9.26MPa﹤[f]=13 MPa ，满足要求。
B、抗剪强度验算
剪力图如下：

面板的最大剪力：∨max = 8.03KN；
截面抗剪强度必须满足:

其中， τ--面板截面的最大受剪应力(N/mm2)；
∨--面板计算最大剪力；
b--构件的截面宽度；
hn--面板厚度；
fv--面板抗剪强度设计值：fv = 1.5 N/mm2；
面板截面的最大受剪应力计算值: τ=3×8.03×103/(2×0.8×0.018)=0.84N/mm2﹤[T]=1.5N/mm2，满足要求。
C、挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
其中，q--作用在模板上的侧压力线荷载: q = 44.61KN/m
l--计算跨度(内楞间距): l =300mm；
E--面板的弹性模量: E = 6500N/mm2；
I--面板的截面惯性矩: I = 80×1.83/12=38.88cm4；
面板的最大挠度计算值:
ω= 0.677×44.61×103×0.34/(100×6500×106×38.88×10-8) = 0.96mm﹥[ω]=l/400=300/400=0.75mm，由于荷载按最大取值，安全储备大，因此挠度基本满足要求。
8、侧模次背楞验算（方木）
次背楞支承在槽钢主背楞上，间距为0.3m，槽钢间距0.8m。
次背楞分布荷载：q=55.76×0.3=16.73KN/m
计算简图如下图所示：

①、抗弯强度验算
弯矩图如下:

次背楞最大弯距：Mmax=1.07KN.m；
按以下公式进行抗弯强度验算：

其中， σ --背楞承受的应力(N/mm2)；
M --计背楞算最大弯距(N.mm)；
W --背楞的截面抵抗矩 :

b: 背楞截面宽度，h: 背楞截面厚度；
W= 0.1×0.12/6=1.67×10-4m3；
f –方木截面的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13MPa；
构件截面的最大应力计算值：σ = M/W = 1.07×103/ 1.67×10-4 = 6.41 MPa﹤[f]=13 MPa ，满足要求。
②.抗剪强度验算
剪力图如下：

构件的最大剪力：∨max = 8.03KN；
截面抗剪强度必须满足:

其中， τ—构件截面的最大受剪应力(N/mm2)；
∨--构件计算最大剪力；
b--构件的截面宽度；
hn—构件厚度；
fv—构件抗剪强度设计值：fv = 1.5 N/mm2；
构件截面的最大受剪应力计算值: τ=3×8.03×103/(2×0.1×0.1)=1.2N/mm2﹤[T]=1.5N/mm2，满足要求。
③.挠度验算
c. 挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
其中，q--作用在模板上的侧压力线荷载: q = 16.73KN/m
l--计算跨度(内楞间距): l =800mm；
E—构件的弹性模量: E = 6500N/mm2；
I—构件的截面惯性矩: I = 10×103/12=833.3cm4；
构件的最大挠度计算值:
ω= 0.677×16.73×103×0.84/(100×6500×106×833.3×10-8) = 0.86mm﹤[ω]=l/400=800/400=2mm，满足要求。
9、侧模主背楞验算（槽钢）
主背楞槽钢为2［12.6，间距为0.8m，上下拉杆间距1.85m。
主背楞分布荷载：q=55.76×0.8=44.61KN/m
计算简图如下图所示：

①、抗弯强度验算
弯矩图如下:

主背楞最大弯距：Mmax=9.51KN.m；
按以下公式进行抗弯强度验算：

其中， σ --背楞承受的应力(N/mm2)；
M --背楞计算最大弯距(N.mm)；
W --背楞的截面抵抗矩 （两根槽钢）:
W=62.1×2=124.2㎝3
f –方木截面的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=205MPa；
构件截面的最大应力计算值：σ = M/W =9.51×103/ 124.2×10-6 = 76.57 MPa﹤[f]=205 MPa ，满足要求。
②.抗剪强度验算
剪力图如下：

构件的最大剪力：∨max = 27.13KN；
截面抗剪强度必须满足:
τ=VSx/Iδ
其中， τ—构件截面的最大剪应力；
∨--构件计算最大剪力；
Sx--构件的截面静矩，为36.4㎝3；
I—构件的截面惯性矩，为391㎝4；
δ—构件腹板厚度，为5.5㎜；
槽钢截面的最大剪应力计算值: τ=27.13×103×0.5×36.4×10-6/(391×10-8×5.5×10-3)=23N/mm2﹤[τ]=85N/mm2，满足要求。
③.挠度验算
c. 挠度验算
fmax=0.677ql4/(100EI)
其中，q--作用在构件的线性荷载: q = 44.61KN/m
l--计算跨度: l =1.85m；
E—构件的弹性模量: E = 2.1×105N/mm2；
I—构件的截面惯性矩: I = 391cm4；
构件的最大挠度计算值:
ω= 0.677×44.61×103×1.854/(2×100×2.1×105×106×391×10-8) = 2.2mm﹤[ω]=l/400=1850/400=4.6mm，满足要求。
三、地基验算
搭设支架前，必须对地基进行处理，清除表面的淤土、松土，平整压实，用18t压路机静压4~6遍，压实后测定承载力。根据支架验算结果，可调底座的集中力为24.9kN，施工采用20×5cm垫木来扩散集中力，传递面积为0.12m2(0.6×0.2m)，则要求地基承载力为：
24.9/0.12=208kPa
当地基承载力R≥210kPa即可符合承载力的要求，可用静力触探仪测定。