满堂式碗扣支架设计及计算书

'满堂式碗扣支架设计及计算书连马路跨线桥桥梁上部采用预应力砼连续箱梁，跨径组合为（4×25）+（25+35+25）+（5×25）m。断面采用单箱三室斜腹板断面。25m基本跨连续箱梁梁高1.6m，箱顶宽19.0m，悬臂长2.5m，悬臂根部高0.5m,边腹板采用斜腹板，斜度为1/2.2,底板宽13m。（25+35+25）m连续箱梁采用变截面形式，跨中梁高1.6m，高跨比1/21.88,支点梁高2.0m，高跨比1/15.625，底板宽随箱梁高度变化，宽度12.636～13.0m。为此，依据设计图纸、公路桥涵施工技术规范、地质情况，并充分结合现场的实际施工状况，为便于该区段连续箱梁的施工，保证箱梁施工的质量、进度、安全，我部采用满堂式碗扣支架组织该桥第一、三联预应力混凝土连续箱梁现浇施工。一、满堂式碗扣件支架方案介绍满堂式碗扣支架体系由支架基础（现有石大公路砼路面）、10cm×15cm木垫板(地基相对薄弱处)、Φ48×3.5mm碗扣立杆（材质为A3钢）、横杆、斜撑杆、可调节底座及顶托、15cm×15cm方木做纵向分配梁、10cm×10cm方木横向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。15cm×15cm木方分配梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，其上为10cm×10cm木方横向分配梁，中横梁处间距按25cm布置，跨中处间距按30cm布置，箱梁底模板采用定型15mm厚大块竹胶模板。根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定，每孔支架立杆布置:纵桥向为:28*90cm共计28排。横桥向立杆间距为：2*90cm+21*60cm+2*90cm，支架立杆步距为120cm，在横梁和腹板部位的支架立杆步距加密为60cm，支架在桥纵向每480cm间距设置剪刀撑；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托安置在 原有石大公路路面上，原有泥浆池或承台基坑回填部分支架底托安置在10cm×15cm木垫板上。以确保地基均衡受力。二、模板、支架及基础验算连马路跨线桥第一、三联箱梁支架采用碗扣式脚手架，满堂红搭设，碗扣式钢管D=4.8cm，壁厚t=3.5mm。立杆纵横间距90cm×60cm。步距120cm，支架顶托上顺桥方向放置15cm×15cm方木，在方木上横桥放置10cm×10cm方木，间距30cm，模板均采用定型15mm厚大块光面高强度竹胶模板。（一）资料①WDJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管，根据资料查得A3钢材抗拉、抗压轴向力[σ]=140Mpa，弯向应力[σw]=145Mpa，弹性模量E=2.05×105MPa，回转半径I=1.58cm，截面积A=4.89cm2，钢筋混凝土容重γ＝26kN/m3。②落叶松方木容许拉应力[σw]=14.5MPa，容许弯应力[σ]=14.5Mpa，抗剪强度设计值[т]=1.44Mpa，弹性模量E=11x103MPa，容重6KN/m3；③竹胶板弹性模量[E]＝0.1×105Mpa，弯曲应力［σw］＝15Mpa。④立杆、横杆承载性能：立杆横杆步距（m）允许载荷（KN）横杆长度（m）允许集中荷载（KN））允许均布荷载（KN）0.6400.96.7714.811.2301.25.0811.111.8251.54.068.802.4201.83.397.40⑤根据现场实际情况，本桥位处石大公路现有公路混凝土路面上，故其地基承载力可不予验算，只验算泥浆池及承台基坑回填部分基础地基承载力。（二）荷载分析计算 ①箱梁实体荷载：根据梁的跨中横断面面积为S=10.96m2，中横梁处横断面面积为S=23.5m2，按中横梁处为最不利位置进行验算，顺桥向均布荷载每延米自重为：跨中处横断面均布荷载q1-1=（10.6m2×26KN/m3）/13.0m=21.92KN/m2中横梁横断面均布荷载q1-2=（23.5m2×26KN/m3）/13.0m=47.0KN/m2②模板及支架自重：q2=4KN/m2③施工人员、施工材料及小型机具荷载:q3=2.0KN/m2④振捣砼产生的振动荷载：q4=2.0KN/m2（三）底模计算箱梁底模采用高强度竹胶板，竹胶模板厚图τ=15mm，中横梁处背后小楞间距按25cm布置，跨中处背后小楞间距按30cm布置，验算强度分别采用宽度25cm及30cm的平面竹胶板。3.1模板的力学性能①弹性模量：E=0.1×105Mpa②截面惯性矩(间距25):I=bh3/12=25×1.53/12=7.03cm4(间距30):I=bh3/12=30×1.53/12=8.44cm4③截面抵抗矩(间距25):W=bh2/6=25×1.52/6=9.38cm3(间距30):W=bh2/6=30×1.52/6=11.25cm3④模板截面积(间距25)：A=bh=25×1.5=37.5cm2(间距30):A=bh=30×1.5=45.0cm2 3.2模板强度验算：3.2.1中横梁处箱梁底模强度验算中横梁处箱梁底模板背后小楞间距按25cm布置，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：荷载组合：q=(q1-2+q2+q3+q4)L=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.25=13.75=KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=13.75×0.252/8=0.107KN.m跨中最大弯应力：σw=M/W=0.107/9.38=11.41MPa＜〔σw〕=15Mpa故中横梁处箱梁底模强度合格。3.2.2跨中处箱梁底模强度验算跨中处箱梁底模背后小楞间距按30cm布置，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：荷载组合：q=(q1-1+q2+q3+q4)L=(21.92+4.0+2.0+2.0)×0.30=8.98=KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=8.98×0.302/8=0.101KN.m跨中最大弯应力：σw=M/W=0.101/11.25=8.98MPa＜〔σw〕=15Mpa故跨中处箱梁底模强度合格。3.3挠度验算：从竹胶板下方木楞布置可知， 竹胶板可看作多跨连续梁，按三跨等跨均布荷载作用连续梁进行计算,均布荷载作用下的挠度计算公式：f=3.3.1中横梁处箱梁底模挠度验算中横梁处底模计算宽度取25cm，因此作用模板上均布荷载荷载组合：q=(q1-2+q2+q3+q4)L=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.25=13.75=KN/m截面惯性矩(间距25):I=bh3/12=25×1.53/12=7.03cm4f===0.60mm<[f]==0.75mm故中横梁处箱梁底模挠度合格3.3.2跨中处箱梁底模挠度验算跨中处底模计算宽度取30cm，因此作用模板上均布荷载荷载组合：q=(q1-1+q2+q3+q4)L=(21.92+4.0+2.0+2.0)×0.30=8.98=KN/m截面惯性矩(间距30):I=bh3/12=30×1.53/12=8.44cm4f===0.67mm<[f]==0.75mm故跨中处箱梁底模挠度合格综上：箱梁底模采用15mm厚竹胶板满足要求（四）横向分配梁10cm×10cm方木验算 4.1中横梁处横向分配梁验算中横梁处箱梁底模下设10cm×10cm方木作横向分配梁，按中对中间距25cm布置，计算跨径60cm，横向分配梁承受箱梁底模传递的均布荷载q，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：荷载组合：q=(q1-2+q2+q3+q4)L=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.25=13.75KN/m截面惯性矩:I=bh3/12=10×103/12=8.33×102cm4截面抵抗矩:W=bh2/6=10×102/6=1.67×102cm3跨中最大弯矩M=qL2/8=13.75×0.62/8=0.619KN·m落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa，弹性模量E=11x103MPa横梁弯拉应力：σ=M/W=0.619×103/1.67×102×10-6=3.71MPa<[σ]=14.5Mpa横梁挠度：f===0.25mm<[f]==1.5mm中横梁处横向分配梁强度及刚度满足要求4.2跨中处横向分配梁验算跨中处箱梁底模下设10cm×10cm方木作横向分配梁，按中对中间距30cm布置，计算跨径60cm，横向分配梁承受箱梁底模传递的均布荷载q，其最大分布荷载根据《公路桥涵施工技术规范》荷载组合：荷载组合：q=(q1-1+q2+q3+q4)L =(21.92+4.0+2.0+2.0)×0.30=8.98=KN/m截面惯性矩:I=bh3/12=10×103/12=8.33×102cm4截面抵抗矩:W=bh2/6=10×102/6=1.67×102cm3跨中最大弯矩M=qL2/8=8.98×0.62/8=0.404KN·m落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa，弹性模量E=11x103MPa横梁弯拉应力：σ=M/W=0.404×103/1.67×102×10-6=2.42MPa<[σ]=14.5Mpa横梁挠度：f===0.16mm<[f]==1.5mm跨中处横向分配梁强度及刚度满足要求综上：横向分配梁强度及刚度满足要求。（五）纵向分配梁15cm×15cm方木验算纵向分配梁为15cm×15cm的方木，跨径为0.9m，间距为60cm。截面惯性矩:I=bh3/12=15×153/12=4.22×103cm4截面抵抗矩:W=bh2/6=15×152/6=5.63×102cm30.9m纵梁上承担3根横梁的重量：0.1×0.1×0.6×7.5×3=0.135KN横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.135KN/0.9m=0.15KN/mq=(q1-2+q2+q3+q4)L+0.135=(47.0+4.0+2.0+2.0)×0.9+0.15=49.65KN/m 跨中最大弯矩M=qL2/8=49.65×0.92/8=5.03KN·m落叶松容许弯应力[σ]=14.5Mpa，弹性模量E=11x103MPa1、纵梁弯拉应力：σ=M/W=5.03×103/5.63×102×10-6=8.93MPa<[σ]=14.5Mpa故：纵梁弯拉应力满足要求2、纵梁刚度：f===0.91mm<[f]==2.25mm故：纵梁刚度满足要求综上：纵梁满足要求。（6）满堂支架立杆验算6.1立杆承重计算碗扣时支架立杆步距为120cm时，其设计承重力为：30KN/根；按中横梁处为最不利位置进行验算，最大分布荷载：荷载组合：q=q1-2+q2+q3+q4=47.0+4.0+2.0+2.0=55KN/m2。碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.9×55.0=29.7KN<[N]=30KN故立杆承重满足要求。6.2立杆稳定性验算立杆横杆步距最大值为1.2m，故l0=1.2m。立杆长细比λ=l0/i=1200/[0.35×(48+41)/2]=77其中i为碗扣式钢管的截面回转半径 查《路梁施工计算手册》，可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数=0.670立杆截面积A=π(242-20.52)=489mm2由钢材容许应力查得弯向容许应力为[σw]=145MPa由公路桥涵施工技术规范，其抗倾覆稳定性系数取1.3则σa===90.65MPa90.65MPa×1.3=117.85MPa<[σw]=145MPa故支架稳定性满足要求。综上：碗扣式支架立杆受力满足要求。（七）地基承载力验算满堂支架直接支承在原石大路混凝土路面上，此部分地基承载力可不予验算，对因桩基施工中留下的泥浆池、承台基坑回填部位碎石土换填处理后进行压实，顶面浇筑15cm厚C20砼垫层，根据满堂式支架传力体系，只需计算立杆的最大轴力进行地基检算即可，立杆底角面积为12cm×12cm，地基应力最大值σmax=Nmax/A=29.7/(0.12×0.12)=2.1MPa，15cm厚C20混凝土可以满足施工要求。故：地基承载力满足要求。'