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蒸水大桥梁加固加宽支撑系统施工方案

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蒸水大桥加固加宽支撑系统施工方案设计

一、 编制说明
1、 编制依据
①《衡阳市蒸水大桥加固加宽改造工程施工图设计》 9月
②《衡阳市蒸水大桥竣工图》1979年5月
③本工程招标文件及补遗、 招标施工图以及现场情况。
④本工程有关设计单位编制的设计图中的设计说明。
⑤上述设计说明中明确要采用的国家、 部颁、 施工技术( 验收) 规程、 规范。
⑥现行的与本工程相关的各种工程技术规范:
2、 执行标准与规范
《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041- 、
《公路工程质量检验评定标准》JTG F801- 、
《建筑施工安全检查标准》JGJ 59-99、
《高处作业安全技术规范》JGJ 80-91、
《钢管脚手架扣件》GB 15831、
《路桥施工计算手册》、
《公路桥梁加固设计规范》JTGT J22- 、
《简明施工计算手册》、
《桥梁施工常见数据手册》、
《脚手架实施规范》BS 5975-82、
《建筑施工安全检查标准》( JGJ059-99)
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》( JGJ130- ) 、
《混凝土结构设计规范》GB50010- 、
《建筑结构荷载规范》(GB 50009- )、
《钢结构设计规范》(GB 50017- ) 、
《 脚手架实施规范 》BS 5975-82等规范编制　
二、 设计背景
1. 主要施工内容
( 1) .主拱圈加固, 采用三面外包增大截面的方法加固, 在原拱肋下方浇注30cm厚的劲性骨架混凝土底板, 新拱肋同时向两侧各外扩15cm。每条拱肋下方新增的劲性骨架由两根槽16型钢组成, 经过植筋的方式和原桥主拱圈相连, 采用自流平微膨混凝土进行浇注以保证混凝土施工质量。
( 2) .桥面系拓宽加固, 桥面增设钢筋混凝土刚性层, 两侧悬臂出去形成人行道板。
2．总体施工顺序
本桥维修加固的总体顺序是先卸载, 再加固, 最后施工拱上建筑及桥面系与附属。原有拱上建筑的拆除须对称、 均衡、 分步进行, 必须保证三跨同时从两端向跨中对称进行, 桥梁结构恢复的时候需要按相反的方向三跨同时从跨中向两端对称、 均衡、 分布进行。
3．桥梁现状
原蒸水大桥位于107国道衡阳段, 始建于1979年, 桥梁全长181.74m, 为3×50m双曲拱桥, 桥面组成为: 3.0m( 人行道) +14m( 车行道) +3m( 人行道) =20m, 旧桥设计荷载为: 汽-20,挂-100。
根据旧桥的检测报告及对现有交通流量分析, 随着旧桥服役年数的增长, 现有桥梁已经出现了不同程度的损伤, 对交通的正常运营产生了一定的安全隐患。
4. 设计标准
对旧桥维修、 拓宽加固后, 荷载等级: 公路-Ⅱ级, 人群3.5KN/m2, 设计车速: 40Km/h, 横断面组成: 2.75m( 人行道) +2.25m( 非机动车道) +3.5m(机动车道)+3.25m(机动车道)+0.5m( 双黄线) +3.25m(机动车道) 3.5m(机动车道) +2.25m( 非机动车道) +2.75m( 人行道) =24m
5. 现场数据
( 1) .水位数据: 进场11月1号, 水位49米左右, 进入12月, 水位51米左右.
( 2) .船舶数据: 进场11月1号, 通行船舶20左右, ( 因水位过底, 航道水位不到3米,大型船舶不能靠岸) , 进入12月, 通行船舶40多 .
( 3) .航道数据:大桥原设计航道为7级航道, 通行船舶吨位为最高50吨, 经观察发现, 通行船舶基本为砂砾船, 吨位基本大于300吨, 部分超过1000吨。
( 4) . 船舶尺寸数据:4船舶尺寸, 高7.5米、 宽14米、 长50米(加输送带80米)。
( 5) . 河道特点: 大桥河道呈大S形, 位取S中腰, 上游有西合铁路桥, 河道内岸距离不到150米, 下游有新修雁栖大桥, 河道内岸距离不到300米。因水位受下游水电站开闸水位控制, 春季水位基本保持正常水位, 洪水期水位有上升, 但流速小, 河道水流特征已基本同水库。
( 6) . 拱桥自身特点: 大桥三跨拱形结构, 正常水位拱脚距水平面为4.5米, 拱顶距水平面为11米, 通道采取贝雷梁方式被否决。
三、 设计意图
a) 操作脚手架
满堂脚手架措施, 满足主拱圈加固施工, 桥宽20米下部拱肋加固, 民工可借助此架将每条拱肋下方新增的劲性骨架由两根槽16型钢, 经过植筋的方式和原桥主拱圈相连, 形成钢结构拱肋。利用此平台对老混凝土进行凿毛, 新增钢结构外侧进行装模, 采用自流平微膨混凝土进行浇注, 对新增钢结构形成保护, 并保证与老拱肋连接形成整体。
b) 施工通道
拱肋加固施工, 操作人员到达作业点所需通道, 材料中转( 植筋钢筋、 槽16型钢、 修补裂缝用料、 植筋用胶) 。
四、 拟采用的施工方案简图
1. 蒸水大桥简图
原蒸水大桥位于107国道衡阳段, 始建于1979年, 桥梁全长181.74 m, 为3×50m 双曲线拱桥, 桥面组成为: 3m(人行道)＋14m(车行道)+3m( 人行道) =20m。
2.横截面脚手架示意图
架距19-1.1*1.5( 加宽人行道6-0.5*1.5,施工通道4-0.7*1.5)

3. 纵向脚手架示意图
架距1.5*1.5 (最外排脚手架高出路面1.2～１.5米作防护栏)

4. 跨中拱肋梁加固施工支撑系统脚手架示意图

5. 脚手加横向加固措施( 斜支撑杆加强)

6. 施工通道采取分段施工措施
施工通道设在新加宽人行道板下方, 供人工搬运架管架设脚手架, 加固拱肋人员及材料运输通道(如图一), 新加宽人行道板砼施工前, 此通道用架管、 扣件将其封闭成为一整体(如图二)。
( 图一) 预留施工通道位置示意图
( 图二) 架设脚手架、 加固拱肋时预留施工通道

( 图三) 人行道板施工时通道封闭

7.脚手稳固加固措施,根据施工现场可操作性及安全稳固确定部分立杆使用双钢管作立杆加强支撑示意图。
架管用钢管代替示意图

8．确保预期两个月封航, 完成必须脚手架施工项目, 支撑脚手架采取分步施工措施工
( 1) 、 进度计划
A．计划元月底完成两边跨脚手架的架设工作;
B．计划二月份完成两边跨脚手架上植筋、 钢结构安装、 等封航前准备工作;
C．计划三月初实施中跨脚手架封航, 在三、 四两个月内完成中跨所有加固项目, 并将中跨脚手架拆除上岸;
D．计划五月份完成两边跨所有加固项目, 并将脚手架全部拆除上岸。
( 2) 、 实施项目
A．拱肋加固支撑封航前准备工作施工简图示意
脚手架采取分部施工, 设置节点工期, 首先完成两边跨脚手架, 过墩台中跨延伸3米脚手架架设, 并完成中跨延伸准备平台施工, 完成拱肋钢筋半成品加工, 拱脚钢筋制作, 将两边跨钢结构在拱肋上完成。第一大节点工期, 阳历年前必须完成。完成所有模板制作, 并将两边跨第一次浇灌砼模板安装好, 待中跨同步砼施工。完成桥面拆除工作,将两边跨人行道模板安装好。第二大节点工期, 阳历年后一个月末必须完成封航前所有准备工作, 并对各事项一一检查。
封航前期脚手架部分简图

B．封航期间脚手架工作量简图示意
脚手架采取分部施工, 确保两个月封航工期, 封航期间增加人力物力财力, 采取人海战术, 将各项措施工增加安全系数, 封航期间完成中跨脚手架连通, 完成拱肋砼施工, 完成轻质填料砼施工, 完成桥面钢筋安装, 完成人行道板砼施工, 中跨脚手架拆除, 恢复通航。第三大节点工期, 封航二个月必须提前十天完成中跨所有需依赖于满堂脚手架施工项目施工, 最后十天将中跨脚手架拆除, 恢复通航。
根据两边跨施工情况, 编写专项封航施工实施方案。
第四大节点工期, 通航后一个月必须完成所有需依赖于满堂脚手架施工项目施工, 将脚手架全部拆除,所有施工项目施工完毕, 待路标连通试车运行。
中跨脚手架连通部分简图

人行道加宽砼施工脚手架简图( 同步施工)
( 3) 、 保证措施
A．材料保证措施: 经调查衡阳市现有钢管租赁现状, 脚手架钢管非常紧缺, 采取合作、 自购、 租赁相结合的材料供应模式, 保证材料及时、 优质、 足量供应。封航前期, 所有材料提前采购到场地, 增设专人管理, 预防封期间材料欠缺影响封航期, 采取二次转运方式转运, 并对所有用料采购放大1.2倍安全系数。
B．人员保证措施: 采用为我公司长期合作的省内施工队, 有大桥维修经验、 水上作业经验、 高空作业经验、 年青力壮、 有一定水性、 具有相关技能( 并有上岗证书) 的施工人员, 各工种组织一批储备力量。所有管理人员, 施工人员, 吃住工地, 并对管理人员、 施工人员采取相应的管理措施工。封航期间, 所有人工采取2倍保证系数, 并采晚上加班等施工措施。
C．资金保证措施: 施工单位增大资金投入, 封航前, 对前期工程量申请记量, 并请监理、 业主及时批拨进度款。封航期间, 确保封航期间工作顺利开展, 特设专项封航备用保证金。
10．局部预压消除非弹性变形施工示意图
预压, 首先按施工负载1.2倍系数进行加载预压, 根据施工具体位置( 第几拱肋) , 有针对性将预压载荷加载到相应拱肋支撑上, 并根据加固拱肋时, 新增载荷相对支撑的受力情况, 相应调整支撑四相所挂预压载荷的大小( 保证支撑杆四相所挂预压载荷相等) 。

立杆预压加载后受力简图
11、 水下立杆加强措施
考虑水下立杆单杆稳定性问题, 水下立杆实际施工采取双立杆模式实施, 具体操作采取将两立杆用扣件锁固的方式, 扣件锁固间距每米一个, 增大立杆稳定性。

12、 架体整体稳定性加强措施
架体整体稳定性加固, 桥水大桥下部满堂脚手架, 可借助桥墩、 柱架固脚手架, 增加架体整体稳定性, 具体方法如下:
( 1) 、 将架体与桥墩水平交接位, 采取焊接措施, 将架体与桥墩刚性连接。
( 2) 、 将架体与桥墩水平交接位, 采取钢管扣件锁固桥墩措施, 将架体与桥柱刚性连接, 将桥墩锁固在架体中。
( 3) 、 将架体与桥柱水平交接位, 采取钢管扣件锁固桥柱措施, 将架体与桥柱刚性连接。
( 4) 、 拱脚位, 将架体与拱板交接, 采取钢管扣件锁固部分架管到拱板上方措施, 将架体部分载荷承加到拱板上, 增加架体承载力, 增加架体整体性。

13、 洪水季节性涨水预防加强措施
1、 增加人力、 物力、 财力的投入, 所有周转物料不考虑周转, 全部一次性投入到位。
2、 洪水到来前,架体两侧设两排防漂浮物防护钢管桩架, 并织铁丝网架阻挡漂浮物, 保证架体在洪水季节架体稳定性。
3、 春节后, 租用两辆船只, 洪水期间, 并组建漂浮物打捞小组, 减少水流作用力, 保证架体在洪水季节架体稳定性。
五、 拟采用的施工方案简图
1.蒸水大桥简图
原蒸水大桥位于107国道衡阳段, 始建于1979年, 桥梁全长181.74 m, 为3×50m 双曲线拱桥, 桥面组成为: 3m(人行道)＋14m(车行道)+3m( 人行道) =20m。
2.横截面脚手架示意图
架距19-1.1*1.5( 加宽人行道6-0.5*1.5,施工通道4-0.7*1.5)

3.纵向脚手架示意图
架距1.5*1.5 (最外排脚手架高出路面1.2米作防护栏)

4.跨中拱肋梁加固施工支撑系统脚手架示意图

5.脚手加横向加固措施( 斜支撑杆加强)

斜支撑杆操作步骤如下:
(1).用活动扣件将两根钢管端部在水面操作平台上锁死如下图

(2).人工将装配好的钢管插入水中, 立杆沿扣件垂直插入,并用铁锤将立杆夯入实地如下图

(3).将立杆与水面扫地杆用90度固定扣件锁死, 斜支撑与水面扫地杆用活动转扣锁死, 形成受力三角支撑, 保证立杆稳定性如下图

(4).局部施工载荷对立杆稳定性影响分析如下图, 因局部施工载荷经多层整体式钢管行架结构后, 分摊到立杆上的力,经行架转移分摊, 等于总载荷除以立杆数量

6.施工通道采取分段施工措施
施工通道设在新加宽人行道板下方, 供人工搬运架管架设脚手架, 加固拱肋人员及材料运输通道(如图一), 新加宽人行道板砼施工前, 此通道用架管、 扣件将其封闭成为一整体(如图二)。
( 图一) 预留施工通道位置示意图
( 图二) 架设脚手架、 加固拱肋时预留施工通道

( 图三) 人行道板施工时通道封闭

7.脚手稳固加固措施( 根据施工现场可操作性及安全稳固确定部分立杆可使用双钢管扣件加强支撑、 增加水下立杆、 增加斜支撑、 将支撑与老桥墩柱用钢管锁固。
拱肋加固砼施工支撑受力简图示意

8．确保预期两个月封航, 完成脚手架施工项目, 支撑脚手架采取分步施工措施工
A．拱肋加固支撑封航前准备工作施工简图示意
脚手架采取分部施工, 首先完成两边跨脚手架, 过墩台中跨延伸3米脚手架架设, 并装脚手架锁定在老桥墩柱上, 增强脚手架稳定性, 并完成中跨延伸3米, 供拱垫脚施工及中跨封航施工准备平台。完成拱肋钢筋半成品加工, 完成拱垫脚钢结构施工, 将两边跨钢结构在拱肋上完成。完成所有模板制作, 并将两边跨第一次浇灌砼模板安装好, 待中跨同步砼施工。完成桥面拆除工作,将两边跨人行道模板安装好。
封航前期脚手架部分简图
B．封航期间脚手架工作量简图示意
脚手架采取分部施工, 确保两个月封航工期, 封航期间增加人力物力财力, 采取人海战术, 将各项措施工增加1倍安全系数, 封航期间完成中跨脚手架连通, 完成拱肋砼施工, 完成轻质填料砼施工, 完成桥面钢筋安装, 完成人行道板砼施工, 中跨脚手架拆除, 恢复通航。
根据两边跨施工情况, 编写专项封航施工实施措施。
中跨脚手架连通部分简图

人行道加宽砼施工脚手架简图( 同步施工)
9．局部预压消除非弹性变形施工示意图
绳挂局部试预压, 首先按施工负载1.2倍系数进行加载预压, 根据施工具体位置( 第几拱肋) , 有针对性将预压载荷加载到相应拱肋加固支撑上, 并根据加固拱肋时, 新增载荷相对支撑的受力情况, 相应调整支撑四相所挂预压载荷的大小( 假设支撑杆四相所挂预压载荷相等F) 。

立杆预压加载后受力简图
10．洪水期施工示意图
根据历年经验, 5月份洪水季节到来, 4月末期完成蒸水大桥3跨9条拱肋加固及相关工作全部完善, ”满堂红”支撑系统全部拆除, 可不借助”满堂红”支撑系统施工项目, 采取其它简易措施施工。
六、 蒸水大桥拱肋加固支撑系统(扣件钢管架)计算书
高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》( JGJ130- ) 、 《混凝土结构设计规范》GB50010- 、 《建筑结构荷载规范》(GB 50009- )、 《钢结构设计规范》(GB 50017- )等规范编制。
因本工程梁支架高度大于4米, 根据有关文献建议, 如果仅按规范计算, 架体安全性仍不能得到完全保证。为此计算中还参考了《施工技术》 ( 3) : 《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。
本工程中因加劲拱肋截面梁宽为800㎜, 折算梁高350㎜, 以加劲拱肋为例进行计算, 取梁段截面为800×350㎜。

1、 参数信息
1.1模板支撑及构造参数
梁截面宽度 B(m):0.80;
梁截面高度 D(m):0.35
立杆梁跨度方向间距La(m):1.10;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.10;
立杆步距h(m):1.50;
梁支撑架搭设高度H(m): 15.00;
梁两侧立柱间距(m):1.50;
承重架支设:1根承重立杆, 方木支撑垂直梁截面;
采用的钢管类型为Φ48×3;
扣件连接方式:双扣件, 考虑扣件质量及保养情况, 取扣件抗滑承载力折减系数:0.90;
1.2荷载参数
模板自重(kN/m2):0.35;
钢筋自重(kN/m3):1.50;
施工均布荷载标准值(kN/m2):2.5;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):18.0;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2):2.0;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):2.0
1.3材料参数
木材品种: 长叶松;
木材弹性模量E(N/mm2): 10000.0;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2): 17.0;
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2): 1.7;
面板类型: 胶合面板;
面板弹性模量E(N/mm2): 9500.0;
面板抗弯强度设计值fm(N/mm2): 13.0;
1.4梁底模板参数
梁底方木截面宽度b(mm): 50.0;
梁底方木截面高度h(mm): 70.0;
梁底纵向支撑根数: 5;
面板厚度(mm): 18.0;
1.5梁侧模板参数
主楞间距(mm): 500;
次楞根数: 3;
穿梁螺栓水平间距(mm): 500;
穿梁螺栓竖向根数: 1;
穿梁螺栓竖向距板底的距离为: 150mm;
穿梁螺栓直径(mm): M12;
主楞龙骨材料: 钢楞;
截面类型为圆钢管48×3.0;
主楞合并根数: 2;
次楞龙骨材料: 木楞,, 宽度50mm, 高度70mm;
2、 梁模板荷载标准值计算
2.1梁侧模板荷载
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载; 挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
按《施工手册》, 新浇混凝土作用于模板的最大侧压力, 按下列公式计算, 并取其中的较小值:

其中 γ -- 混凝土的重力密度, 取24.000kN/m3;
t -- 新浇混凝土的初凝时间, 可按现场实际值取, 输入0时系统按200/(T+15)计算, 得5.714h;
T -- 混凝土的入模温度, 取20.000℃;
V -- 混凝土的浇筑速度, 取1.500m/h;
H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度, 取0.750m;
β1-- 外加剂影响修正系数, 取1.200;
β2-- 混凝土坍落度影响修正系数, 取1.150。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为 50.994 kN/m2、 18.000 kN/m2, 取较小值18.000 kN/m2作为本工程计算荷载。
3、 梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载; 挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
次楞( 内龙骨) 的根数为4根。面板按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

面板计算简图(单位: mm)
3.1强度计算
跨中弯矩计算公式如下:

其中, σ -- 面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M -- 面板的最大弯距(N.mm);
W -- 面板的净截面抵抗矩, W = 50×1.8×1.8/6=27cm3;
[f] -- 面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:

其中 , q -- 作用在模板上的侧压力, 包括:
新浇混凝土侧压力设计值: q1= 1.2×0.5×18×0.9=9.72kN/m;
倾倒混凝土侧压力设计值: q2= 1.4×0.5×2×0.9=1.26kN/m;
q = q1+q2 = 9.720+1.260 = 10.980 kN/m;
计算跨度(内楞间距): l = 116.33mm;
面板的最大弯距 M= 0.1×10.98×116.3332 = 1.49×104N.mm;
经计算得到, 面板的受弯应力计算值: σ = 1.49×104 / 2.70×104=0.55N/mm2;
面板的抗弯强度设计值: [f] = 13N/mm2;
面板的受弯应力计算值 σ =0.55N/mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2, 满足要求!
3.2挠度验算

q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q = 18×0.5 = 9N/mm;
l--计算跨度(内楞间距): l = 116.33mm;
E--面板材质的弹性模量: E = 9500N/mm2;
I--面板的截面惯性矩: I = 50×1.8×1.8×1.8/12=24.3cm4;
面板的最大挠度计算值: ω = 0.677×9×116.334/(100×9500×2.43×105) = 0.005 mm;
面板的最大容许挠度值:[ω] = l/250 =116.333/250 = 0.465mm;
面板的最大挠度计算值 ω =0.005mm 小于 面板的最大容许挠度值 [ω]=0.465mm, 满足要求!
4、 梁侧模板内外楞的计算
4.1内楞计算
内楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载, 按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中, 龙骨采用1根木楞, 截面宽度50mm, 截面高度100mm, 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 50×702×1/6 = 40.83cm3;
I = 50×703×1/12 = 142.917cm4;

内楞计算简图
4.1.1内楞强度验算
强度验算计算公式如下:

其中, σ -- 内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M -- 内楞的最大弯距(N.mm);
W -- 内楞的净截面抵抗矩;
[f] -- 内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:

其中, 作用在内楞的荷载, q = (1.2×18×0.9+1.4×2×0.9)×0.116=2.55kN/m;
内楞计算跨度(外楞间距): l = 500mm;
内楞的最大弯距: M=0.1×2.55×500.002= 6.39×104N.mm;
最大支座力:R=1.1×2.555×0.5=1.405 kN;
经计算得到, 内楞的最大受弯应力计算值 σ = 6.39×104/4.083×104 = 1.565 N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值: [f] = 17N/mm2;
内楞最大受弯应力计算值 σ =1.565 N/mm2 小于 内楞的抗弯强度设计值 [f]=17N/mm2, 满足要求!
4.1.2内楞的挠度验算

其中 E -- 面板材质的弹性模量: 10000N/mm2;
q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q =18.00×0.12= 2.09 N/mm;
l--计算跨度(外楞间距): l = 500mm;
I--面板的截面惯性矩: I = 4.083×106mm4;
内楞的最大挠度计算值: ω = 0.677×2.09×5004/(70×10000×4.083×106) = 0.032 mm;
内楞的最大容许挠度值: [ω] = 500/250=2mm;
内楞的最大挠度计算值 ω=0.032mm 小于 内楞的最大容许挠度值 [ω]=2mm, 满足要求!
4.2外楞计算
外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力, 取内楞的最大支座力1.405kN,按照集中荷载作用下的连续梁计算。
本工程中, 外龙骨采用钢楞, 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面类型为圆钢管48×3.0;
外钢楞截面抵抗矩 W = 10.16cm3;
外钢楞截面惯性矩 I = 24.38cm4;

外楞计算简图

外楞弯矩图(kN.m)

外楞变形图(mm)
4.2.1外楞抗弯强度验算

其中 σ -- 外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M -- 外楞的最大弯距(N.mm);
W -- 外楞的净截面抵抗矩;
[f] --外楞的强度设计值(N/mm2)。
根据连续梁程序求得最大的弯矩为M= 0.258 kN.m
外楞最大计算跨度: l = 150mm;
经计算得到, 外楞的受弯应力计算值: σ = 2.58×105/1.02×104 = 25.4 N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值: [f] = 205N/mm2;
外楞的受弯应力计算值 σ =25.4N/mm2 小于 外楞的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2, 满足要求!
4.2.2外楞的挠度验算
根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.072 mm
外楞的最大容许挠度值: [ω] = 150/400=0.375mm;
外楞的最大挠度计算值 ω =0.072mm 小于 外楞的最大容许挠度值 [ω]=0.375mm, 满足要求!
5、 穿梁螺栓的计算
验算公式如下:

其中 N -- 穿梁螺栓所受的拉力;
A -- 穿梁螺栓有效面积 (mm2);
f -- 穿梁螺栓的抗拉强度设计值, 取170 N/mm2;
查表得:
穿梁螺栓的直径: 12 mm;
穿梁螺栓有效直径: 9.85 mm;
穿梁螺栓有效面积: A= 76 mm2;
穿梁螺栓所受的最大拉力: N =18×0.5×0.225 =2.025 kN。
穿梁螺栓最大容许拉力值: [N] = 170×76/1000 = 12.92 kN;
穿梁螺栓所受的最大拉力 N=2.025kN 小于 穿梁螺栓最大容许拉力值 [N]=12.92kN, 满足要求!
6、 梁底模板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。
强度验算要考虑模板结构自重荷载、 新浇混凝土自重荷载、 钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载; 挠度验算只考虑模板结构自重、 新浇混凝土自重、 钢筋自重荷载。
本算例中, 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 1100×18×18/6 = 5.94×104mm3;
I = 1100×18×18×18/12 = 5.35×105mm4;

6.1抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:

其中, σ -- 梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M -- 计算的最大弯矩 (kN.m);
l--计算跨度(梁底支撑间距): l =266.67mm;
q -- 作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m);
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
q1: 1.2×( 24.00+1.50) ×1.10×0.35×0.90=10.60kN/m;
模板结构自重荷载:
q2:1.2×0.35×1.10×0.90=0.42kN/m;
振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3: 1.4×2.00×1.10×0.90=2.77kN/m;
q = q1 + q2 + q3=10.60+0.42+2.77=13.79kN/m;
跨中弯矩计算公式如下:

Mmax = 0.10×13.791×0.2672=0.098kN.m;
σ =0.098×106/5.94×104=1.651N/mm2;
梁底模面板计算应力 σ =1.651 N/mm2 小于 梁底模面板的抗压强度设计值 [f]=13N/mm2, 满足要求!
6.2挠度验算
根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载, 同时不考虑振动荷载作用。
最大挠度计算公式如下:

其中, q--作用在模板上的压力线荷载:
q =( (24.0+1.50)×0.350+0.35) ×1.10= 10.20KN/m;
l--计算跨度(梁底支撑间距): l =266.67mm;
E--面板的弹性模量: E = 9500.0N/mm2;
面板的最大允许挠度值:[ω] =266.67/250 = 1.067mm;
面板的最大挠度计算值: ω = 0.677×10.202×266.74/(100×9500×5.35×105)=0.069mm;
面板的最大挠度计算值: ω =0.069mm 小于 面板的最大允许挠度值:[ω] = 266.7 / 250 = 1.067mm, 满足要求!
7、 梁底支撑的计算
本工程梁底支撑采用方木。
强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、 新浇混凝土自重荷载、 钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载; 挠度验算只考虑模板结构自重、 新浇混凝土自重、 钢筋自重荷载。
7.1荷载的计算:
7.1.1钢筋混凝土梁自重(kN/m):
q1 = 24×0.35×0.267=2.38 kN/m;
7.1.2模板的自重线荷载(kN/m):
q2 = 0.35×0.267×(2×0.35+0.8)/ 0.8=0.175 kN/m;
7.1.3活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m):
经计算得到, 活荷载标准值 P1= (2.5+2)×0.267=1.2 kN/m;
7.2方木的支撑力验算
静荷载设计值 q = 1.2×2.38+1.2×0.175=3.066 kN/m;
活荷载设计值 P = 1.4×1.2=1.68 kN/m;

方木计算简图
方木按照三跨连续梁计算。
本算例中, 方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 50×702×1/6 = 40.83cm3;
I = 50×703×1/12 = 142.917cm4;
7.2.1方木强度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和, 计算公式如下:
线荷载设计值 q = 3.066+1.68=4.746 kN/m;
最大弯距 M =0.1ql2= 0.1×4.746×1.1×1.1= 0.574 kN.m;
最大应力 σ= M / W = 0.574×106/40830 = 6.891 N/mm2;
抗弯强度设计值 [f]=13 N/mm2;
方木的最大应力计算值 6.891 N/mm2 小于 方木抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!
7.2.2方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:

截面抗剪强度必须满足:

其中最大剪力: V = 0.6×4.746×1.1 = 3.132 kN;
方木受剪应力计算值 τ = 3×3132.36/(2×50×100) = 0.94 N/mm2;
方木抗剪强度设计值 [τ] = 1.7 N/mm2;
方木的受剪应力计算值 0.94 N/mm2 小于 方木抗剪强度设计值 1.7 N/mm2,满足要求!
7.2.3方木挠度验算:
最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和, 计算公式如下:

q = 2.380 + 0.175 = 2.555 kN/m;
方木最大挠度计算值 ω= 0.677×2.555×11004 /(100×10000×142.917×104)=1.772mm;
方木的最大允许挠度 [ω]=1.100×1000/250=4.400 mm;
方木的最大挠度计算值 ω=1.772 mm 小于 方木的最大允许挠度 [ω]=4.400 mm, 满足要求!
7.3支撑钢管的强度验算
支撑钢管按照简支梁的计算如下
荷载计算公式如下:
7.3.1钢筋混凝土梁自重(kN/m2):
q1 = (24.000+1.500)×0.350= 8.925 kN/m2;
7.3.2模板的自重(kN/m2):
q2 = 0.350 kN/m2;
7.3.3活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m2):
q3= (2.500+2.000)=4.500 kN/m2;
q = 1.2×(8.925 + 0.350 )+ 1.4×4.500 = 17.430 kN/m2;
梁底支撑根数为 n, 立杆梁跨度方向间距为a, 梁宽为b, 梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P, 梁侧模板传给钢管的集中力为N 。
当n=2时:

当n＞2时:

计算简图(kN)

支撑钢管变形图(mm)

支撑钢管弯矩图(kN.m)
经过连续梁的计算得到:
支座反力 RA = RB=1.182 kN, 中间支座最大反力Rmax=13.299;
最大弯矩 Mmax=0.883 kN.m;
最大挠度计算值 Vmax=0.714 mm;
支撑钢管的最大应力 σ=0.883×106/4490=196.608 N/mm2;
支撑钢管的抗压设计强度 [f]=205.0 N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值 196.608 N/mm2 小于 支撑钢管的抗压设计强度 205.0 N/mm2,满足要求!
8、 梁底纵向钢管计算
纵向钢管只起构造作用, 经过扣件连接到立杆。
9、 扣件抗滑移的计算:
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编, P96页, 双扣件承载力设计值取16.00kN, 按照扣件抗滑承载力系