现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案范文.doc

现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案

10
2020年4月19日
文档仅供参考
现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案

一、设计说明
1、设计依据：
《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-85）
《公路设计通用规范》
《公路桥涵施工手册》
2、参考资料
《公路桥涵施工技术规范》
《公路施工手册》
《简明施工计算手册》
《新型脚手架与模板支撑架》
《材料力学》
《结构力学》
3、材料强度、弹性模量：
钢管：规格Ф48mm×3.5mm
[ó]=215N/mm2 E=2.06×105N/mm2 A=489mm2 I=12.19×104mm4 W=5080mm3
r=15.79mm
二、 荷载计算
1.竖向荷载
（1）恒荷载
砼自重： 取26KN/m2
模及板背楞： 取5KN/m2
支架钢管自重： 取1.1KN/根（取6m计算）
（2）活荷载
施工人员走动、施工机具运输、材料堆放： 取2.5KN/m2
振捣砼，倾倒、泵送砼： 取2KN/m2
2.水平荷载计算
泵送砼时产生的水平冲击荷载取6.0Kpa（参见《公路桥涵施工技术规范》），考虑到泵送砼时，产生水平荷载只作用在正在浇注的侧面上，而不是整个侧面上，因此要进行折减计算（受力面积折减1/3计算）。
产生荷载为：1/3×35×1.0×6.0=70KN
风载产生的水平荷载为：
梁部：ω=K0K1K22K3K25W0（见《公路桥涵设计通用规范》）
=1.0×1.02×1.3×1.0×1.02×0.5
=0.65KN/m2
产生荷载为：0.65×35×1.8=40.95KN
支架部分：ω=ηK0K1K22K3K25W0（见《公路桥涵设计通用规范》）
=0.45×0.8×1.02×1.0×1.0×1.02×0.5
=0.18KN/m2
产生荷载为：0.18KN/m2×35×6=37.8KN
梁部荷载、施工荷载及模板自重因倾斜而产生的水平力：
P=（26+5+4.5）×35×14×2%=347.9KN
荷载组合
竖向荷载：Σq=1.2×恒荷载+1.4×活荷载
=1.2×(26+5)+1.4×(2+2.5)
=43.5KN/m2
水平荷载：（作用于支架下端）
横向水平力： Σq=70+40.95+37.8+347.9
=496.65KN
沿跨长方向的均布荷载 q=496.65÷35=14.19KN/m
(此项水平力有钢管下端与枕木之间的摩擦力承担)
水平荷载：（作用与支架上端）
横向水平力：Σq=70+40.95+347.9=458.85KN
沿跨长方向的均布荷载：q=458.85÷35=13.11KN/m
三、 支架设计及受力验算
1、受力分析
初步布设立杆顺、横桥间距为90×90cm，步距为120cm。取跨中单杆支撑分析，如图所示，根据受力特点分别取A、B两部分进行受力验算。
A部分：简化为下端固定，上端自由端，其同时受到竖向荷载和水平荷载作用，如图示。 N
N=43.5×0.9×0.9=35.24KN P
P=13.11×0.9/(1980/90+1)=0.513KN
P为每根钢管上端所受水平荷载(每排钢
管所受水平荷载为：13.11×0.9=11.8KN,每根钢管所受水平荷载为：11.8/(1980/90+1)=0.513KN)
l0=2l=2×0.6=1.2m
λ=l0/15.79=76
查表得：φ1=0.676
说明：l取0.60m考虑了上调节托撑的最大调节长度以及和钢管连接长度。
ó=N/A/φ1+M/μW
=35.24×103/489/0.676+0.31×106/(5080×0.652)
=200.2KN/mm2<[ó]=215N/mm2
其中：M=P×0.6=0.31KN.M N
μ=(1-n1×N×λ2/2/E/A)×m A P
=(1-1.7×35.24×103×762/3.142×2.06×105×489)×1
=0.652
B部分：简化为上下端铰接，为二力杆，受力如图示。 B
N=43.5×0.9×0.9=35.24KN N
l0=l=1.2m B
λ=l0/i=1200/15.78=76.05
查表 φ1=0.676
单杆稳定性验算： N
ó=N/ΨA=35.24×103/(0.676×489) 单杆图
=106.61N/mm2<[ó]=215N/mm2，满足单杆总稳定要求。
腹板处单杆剪力强度验算
单杆由于受新浇筑砼时模板的侧压P1以及水平力P2作用，受剪力，可简化为均布受力杆。
P1＝rh＝24×1＝24 KN（h取1米计）
P2＝14.19×1.2＝17.028KN
合力P＝P1+ P2＝24+17.0281＝41.028 KN
Q＝ql/2＝（41.028×0.9）/2＝18.46 KN
S＝2tR² （R＝（48-3.5）/2＝22.25mm）
Z＝（QS）/（2tI）=74.97N/mm2<[τ]=85N/mm2
满足剪力强度要求。
2、变形计算（按支架高6.5m）
δ=Nl/(EA)=35.24×103×6.5×103÷(2.06×105×489)=2.27mm
3、支架整体稳定性验算
将支架整体简化为矩形受力结构，集中作用结构
N＝43.5×35×22＝33495 KN
P＝14.19×7.8×35＝3873.87 KN
根据受力分析，整体支架受竖向力N和水平力P的作用，绕A轴倾斜。
M+＝NL/2＝33495×22/2＝368445 KN·m
M-＝Ph/2＝3873.87×7.8/2＝15108.093 KN·m
M+> M- 所示整体稳定
4、满堂红支架布置
经上述受力验算，钢管布置按照90×90×120cm（顺横桥及纵向布设），布置满足受力及整体稳定性要求。
考虑到现场施工时可能遇到的不可见影响，以及支座处横向张拉等因素，为了施工安全，现场满堂红脚手架布置如下：
1）顺桥向距桥墩、台4.5米范围内，立杆间距离为60cm，其余为90cm。
2）横桥向：箱梁底板下15米范围内，立杆间距为80cm，两侧翼板为100cm。
3）纵向步距为120cm，其中上端可调顶托撑可调部分及与钢管连接部总长不大于60cm。
4）为了增加整体抗剪能力及稳定性，顺桥方向为3米加设一道剪刀撑。
四、模板设计及验算
1、材料选择：模板采用2440×1220×12mm的木胶合板，
方木采用15×15cm和8×8cm两种断面。
2、模板下背楞铺设及其受力验算
根据支架设计：立杆顺横桥间距为90×80cm，模板下背楞铺设两层。底层架设在可调顶托上，顺桥向铺设采用15×15cm断面方木。上层横桥向铺设在底层方木上，方木采用断面形式为8×8cm。
1）说明：（如图所示）
A：表示顺桥向底层背楞方木15×15cm。
B：表示横桥向上层背楞方木8×8cm。
C：表示支架可调顶托撑。
2）A背楞方木受力验算（简化为受均布荷简支架）
q＝43.5×0.9×0.8/0.9＝34.8KN
[σw]＝12N/mm² [τ]＝1.9N/mm²
E＝9×108 N/mm² I＝1504/12＝4.22×107 mm4
W＝1503/6＝5.63×105 mm3 A＝2.25×104mm²
弯曲强度：
M＝ql²/8＝（34.8×0.9²）/8＝3.52 KN·m＝3.52×106 N·mm
σw＝M/W＝（3.52×106）/（5.63×105）＝6.25 N/mm²<[σw]＝12N/mm²
满足弯曲强度要求
剪切强度：
Q＝ql/2＝（34.8×0.9）/2＝15.66 KN
τ＝3Q/2A＝（3/2）×[15.66×10³/（150×150）]＝1.04 N/mm²<[τ]＝1.9 N/mm²
弯形：
δ＝1.3×10-2×（ql4/EI）＝1.3×10-2×[（34.8×10³×9004）/ （9×108×4.22×107）]
=0.03mm
3）B背楞木受力验算
简化为受均布荷载作用的简支梁，如图示
沿顺桥向布置间距为25cm（方木中对中间距）
q＝43.5×0.25＝10.875 KN/m
M＝ql²/8＝10.875×0.8²/8＝0.87 KN·m
I＝804/12＝3.41×106mm4 A＝80×80＝6.4×103mm2
W＝803/6＝8.53×104mm3
弯曲强度:
σ＝M/W＝0.87×106/8.53×104＝10.2 N/mm²<[σw]＝12N/mm²
剪力强度：
Q＝ql/2＝（10.875×0.8）/2＝15.66 KN
τ＝3Q/2A＝（3×4.35×10³）/（2×6.4×10³）＝1.02 N/mm²<[τ]＝1.9N/mm²
B背楞满足弯曲及剪切强度要求。
变形：
δ＝1.3×10-2×（ql4/EI）＝1.3×10-2×[（10.875×10³×8004）/ （9×108×3.41×106）]
＝1.3×10-2×[（10.875×10³×8004）/（9×108×3.41×106）]
＝0.019mm
3、侧模验算说明
侧模施工时受到新浇筑砼侧压力P1和振捣砼水平力P2的作用
P1＝rh＝24 KN/m³×1m＝24 KN/m²（h取1米计）
P2＝6KN（规范取值）
因此合力P＝P1+ P2＝24+6＝30KN
按照底板A背楞计算满足各强度要求，因此不另验算，布置时采用A背楞布置间距，现场施工时,根据实际情况可缩小布置间距。
4、内模支撑设计及验算
1）受力分析计算
顶面受力
砼自重P1＝26×0.22＝5.72 KN/m²
模板背肋取2.0 KN/m²
施工机具及人员取2.5 KN/m²
振捣砼倾倒砼取2.0 KN/m²
合力P＝5.72+2.0+2.5+2.0＝12.22KN
侧面受力：
新浇筑砼对模板的侧压力P＝rh＝24×1.43＝34.32KN/m²(h取1.43米)
振捣砼产生的侧压力取4.0 KN/m²(规范取值)
合力P＝34.32+4＝38.32KN/m²
2）材料选择：支撑所用8×8cm的方木
A＝80×80＝6.4×10³mm²
3）支撑布置及验算
内模支撑横杆、方杆如图布置，纵向间距为1.0。
分别取②和⑤杆进行受力分析
②杆受力分析
N＝38.32×0.4×1.0＝15.28KN＝15.28×10³N
σ＝N/A＝（15.28×10³）/（6.4×10³）＝2.39 N/mm<[σ]＝12N/mm²
满足应力强度要求。
⑤杆受力分析
N＝12.22×1.4＝17.11KN＝17.11×10³N
σ＝N/A＝（17.11×10³）/（6.4×10³）＝2.67 N/mm²<[σ]＝12N/mm²
满足应力强度要求。
五、跨XX大道贝雷架设计
跨XX大道按净宽4.5米设计，支架及横撑均使用贝雷片，可简化为均布荷载的简支梁受力结构形式，作用其上的力为43.5KN/m²，贝雷片的各项指标均大于钢管，因此不在另外验算。
六、基底处理
单杆基底受力P=(35.24×10³N)/（0.152×106）mm2=1.57N/mm2
为了保证基底不集水，同时满足单杆地基承载力，对现浇梁基地行处理，采用碎石砂垫层处理30cm，表面浇筑10cm厚C15混凝土。
经上述各部位的受力验算，支架及模板背楞设计间距均满足各应力强度要求，整个支撑体系布置合理，满足现场现浇梁施工要求。