涵洞扣件式满堂支架剪力计算.doc

柳州路和柳下路扣件式满堂支架
计算书
一、扣件式满堂支架检算
1．支架方案设计
本框架桥采用满堂式落地支架，该支架系统内模板、外膜采用定型组合钢模板，顶模采用竹胶板。横向分配方木采用10×10cm方木，间距为20cm；纵向主受力方木采用10×10cm方木，间距也为80cm。扣件支架采用WDJ式支架，架杆外径4.8cm，壁厚0.3cm，内径4.2cm。扣件立杆间距纵桥向全桥均为0.8m，纵横水平杆竖向间距0.8m。考虑支架的整体稳定性，在纵横向布置斜向钢管剪力撑。
2．拟定支架方案验算
方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）取值，则：
[σ0]＝12MPa,E=6x106MPa，容重7.5kN/m3。
纵横向方木布置横向分配方木采用10×10cm方木，间距为20cm；纵向主受力方木采用10×10cm方木，间距为80cm。
采用扣件支架，碗扣支架钢管为φ48、t=3.0mm，材质为A3钢，轴向容许应力[σ0]=140 MPa。详细数据可查下表。
外径d(mm)
壁 厚
t(mm)
截面积
A(mm2)
惯性矩
I(mm4)
抵抗矩
W(mm3)
回转半径
i（mm）
每米长自重
（N）
48
3.0
4.24x102
1.078x105
4.49x103
15.95
横杆：39.6N/m
立杆：59.4 N/m
扣件支架立、横杆布置：一般布置为立杆横、纵向间距为（80x80）cm，横杆步距为1.20cm，,支架顶口设置顶托具体布置见箱梁碗扣支架布置图。
（1）、顶模检算
框架涵顶部模板采用15mm竹胶板，此处板底横向分配方木间距0.15m。
模板计算荷载包括：模板及支架自重；新浇砼自重（含钢筋重量）；施工人员及施工设备荷载；新浇砼对模板侧压力、倾倒砼时产生的荷载及振捣产生的荷载。
荷载分析（支架立杆横、纵间距（50x50）cm）
碗扣式支架钢管自重，顶板厚1.2m，钢筋砼容重按26kN/m3计算则：
模板自重：=2KPa
顶板自重荷载： =26 kN/m3*0.45m =11.7KPa
施工人员、施工料具堆放、运输荷载: = 2.0kPa
倾倒混凝土时产生的冲击荷载：=2.0kPa
振捣混凝土产生的荷载: =2.5kPa
方木：取7.5KN/m3
新浇砼对模板产生的侧压力按和计算，取二式中的较小值。
顶模采用δ＝15mm的钢模板, 模板方木背肋间距L=15cm 的10x10cm横向方木上，所以验算模板强度采用宽b=15cm平面钢模板。
模板（δ＝15mm）截面参数及材料力学性能指标:
截面抵抗矩：
截面惯性矩：
竹胶板容许应力[σ]=12MPa,E=6x106MPa
承载力检算：
强度：
顶模板均布荷载：
F=1.2*(11.7+2)+1.4(2+2+2.5)=25.54kpa
考虑到模板本身的连续性，将压力化为线布荷载：
此处模板按五跨连续梁检算，其计算模型如下：

q=F*b=25.54*0.2=5.108kN/m
最大弯矩:M=0.105*q*l=0.021KN/m
则最大弯应力： σ=M/W=0.021/(5.625*10-6)=3.733Mpa=12MPa
最大剪力： V=0.606ql=0.607Kn
最大剪应力： =3v/(2bh)=0.303MPa<1.6 MPa
最大挠度：
挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作多跨等跨连续梁，按五等跨均布荷载作用在连续梁进行计算，计算公式为：
f=0.664*ql4/(100EI)=0.0021mm<0.5mm
0.2/400=0.5mm
模板检算合格。
（2）、横向方木检算
横向方木搁置于间距20cm的纵向方木上,横向方木规格为6cm x10cm,横向方木亦按连续梁考虑。
荷载组合:
q=1.2*(11.7+2)*0.15+1.4*(2+2+2.5)*0.15+6*0.06*0.1=4.191kn/m
承载力计算:
强度:
跨中最大弯矩 M=ql2/10=0.0168KN/m
抗弯模量：W=bh2/6 =10-4m3
弯应力：σ=M/W=0.0168/10-4=0.16MPa<[σ]=12MPa
合格
挠度:
q=1.2*(11.7+2)*0.15=2.466KN/m
f=ql4/(128EI)= 0.001mm<0.5mm
0.2/400=0.5mm
满足要求。
（3）、纵向方木检算
纵向方木规格为10x10cm，立杆纵向间距为100cm。纵向方木按简支梁考虑，计算跨径为100cm。
截面抵抗矩：
截面惯性矩：
0.2m长纵梁上承担1根横梁重量为:
q=0.06*0.1*1*7.5=0.045kn
横载施加在纵载上的均布荷载为：0.045/1=0.045kn/m
作用在纵梁上的均布荷载为：
q=25.54*1+0.045=25.585kn/m
跨中最大弯矩: M=ql2/8=3.198
抗弯模量： W=bh2/6 =10-4m3
弯应力：σ=M/W=
合格
挠度:

满足要求。
综上所述：支架验算符合施工要求。
（4）、支架立杆计算
每根立杆所承受的竖向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略方木自重不计，则纵向方木传递的集中力（按（50x50）cm计算）：

因支架最大高度为4.5m,安全起见碗扣钢管按4.5m计算其自重为：

单根立杆所承受的最大竖向力为：

立杆稳定性：
横杆竖向步距按0.8m计算时，立杆数竖向可承受的最大竖直荷载[N]=54kN。
所以N=10.192kN <[N] =54 KN 合格
强度验算：

合格
（5）、侧模检算
侧膜板采用定型钢模板。
荷载分析：
式中：
P-新浇注砼对模板的最大侧压力，KN/m2；
γ-砼的容重，26 KN/m2；
t0-砼初凝时间，当无资料时，按 计算 ,T-砼的温度，取28℃；
υ-砼浇注速度，m/h，取1m/h；
H-砼侧压力计算位置处至砼顶面的总高度，H=1.2m；
β1-外加剂修正系数，不掺加外加剂时取1，掺具有缓凝使用的外加剂时取1.2；
β2-砼坍落度修正系数，取1.3。
取上两式中结果较小者,所以P=30.6KN/m2
倾倒砼对垂直面模板产生的水平荷载：
根据有关规范的规定，倾倒砼对腹板模板产生的水平荷载为2KN/m2。
振捣荷载q，对水平面每平方米按2.0Kpa计算，对垂直面每平方米按4.0Kpa计算。
荷载计算
由上得，
振捣砼对侧面模板的压力：4.0KPa
水平荷载：
单根斜撑受力为N=28.06x0.75=21.045KN,而扣件抗滑承载力为8.5KN ,因此斜撑钢管至少与3根立柱钢管扣件联接,保险起见至少与三根立柱钢管扣件联接。另外为防止立柱钢管（弯压构件）失稳，需用通向涵洞中心方向的斜钢管（与多数立柱钢管连接以减少立柱钢管承受的水平荷载）与立柱钢管连接平衡其反力，从而保证支架水平方向稳定。