满堂式碗扣支架支架设计计算.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date满堂式碗扣支架支架设计计算4满堂式碗扣支架支架设计计算杭州湾跨海大桥XI合同段中G70G76墩的上部结构为预应力混凝土连续箱梁，该区段连续箱梁结构设计有两种形式，一为等高段，一为变高段,G70G70为变高段连续箱梁。为此，依据设计图纸、杭州湾跨海大桥专用施工技术规范、水文、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

2、全，我部采用满堂式碗扣支架组织该区段连续箱梁预应力混凝土逐段现浇施工。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（厚50cm宕渣、10cm级配碎石面层）、483mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、10cm15cm底垫木、10cm15cm或10cm10cm木方做横向分配梁、10cm10cm木方纵向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。10cm15cm木方分配梁沿横桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板采用定型大块竹胶模板，后背10cm10cm木方，然后直接铺装在10cm15cm、10cm10cm木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板为整体定型钢模

3、板。（主线桥30m跨等高连续梁一孔满堂支架结构示意图见附图XL-1、2、3所示）。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:3*60cm+30*90cm +2*60cm,共计36排。横桥向立杆间距为：120cm+3*90cm+3*60cm +6*90cm +3*60cm +3*90 cm+120cm，即腹板区为60cm，两侧翼缘板（外侧）为120cm，其余为90cm，共21排；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360cm间距设置剪刀撑；支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑

4、在桥墩上；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托安置在支架基础上的10cm15cm木垫板上。以确保地基均衡受力。二、 支架计算与基础验算(一) 资料（1）WJ碗扣为483.5 mm钢管；（2）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）0.6400.94.5121.2301.23.571.8251.52.54.52.4201.82.03.0（3）根据工程地质勘察报告，本桥位处地基容许承载力在80Kpa以上。(二) 荷载分析计算（1）箱梁实体荷载：a、纵桥向根据箱梁断面变化，按分段均布荷载考虑，其布置情况如下：纵桥

5、向荷载分布图b、 桥向各断面荷载分布如下：横桥向荷载分布图（2）模板荷载q2：a、内模（包括支撑架）：取q21=1.2KN/m2；b、外模（包括侧模支撑架）：取q22=1.2KN/m2；c、底模（包括背木）：取q23=0.8KN/ m2 ；（3）施工荷载：因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取q3=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：按支架搭设高度10米计算：q4=1.5(钢管)+0.85(分配梁)=2.35KN/m2。（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2 KN/m2。（三）、碗扣立杆受力计算（1） 在跨中断面腹板位置，最大分布荷载：qq1-6

6、+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=41.3+1.2+0.8+2+2.35+2=49.65KN/m2碗扣立杆分布60cm90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm，则单根立杆受力为：N0.60.949.65=26.8KNN=40 KN（2）在跨中断面底板位置，最大分布荷载q=q1-3+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=19.7+1.2+0.8+2+2.35+2=28.05 KN/m2碗扣立杆分布90cm90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，则单根立杆受力为：N0.90.928.05=22.7KNN=30 KN (3)跨中翼缘板位置立杆计算：q=q1-1+q2-2+q3+q4+q5=

7、9.12+1.2+2+2.35+2=16.67 KN/m2碗扣立杆分布为外侧 90cm120 cm，其它为90 cm90 cm，横杆层距(即立杆步距)120 cm，单根立杆最大受力为：N0.9（1.2/2+0.9/2）16.67=15.8KNN=30 KN(4)边支点翼缘板位置立杆计算：q=q1-10+q2-2+q3+q4+q5=20.3+1.2+2+2.35+2=27.85 KN/m2碗扣立杆分布为外侧60cm120cm，其它为60 cm90cm，横杆层距(即立杆步距)120 cm，由单根立杆最大受力为：N0.6（1.2/2+0.9/2）27.85=17.6KNN=30 KN(5)在横梁底板

8、位置:q=q1-8+q2-3+q3+q4+q5=47.2+0.8+2+2.35+2=54.35KN/m2碗扣立杆分布为0.6 cm0.9cm,横杆层距(即立杆步距)60cm,则单根立杆受力为：0.60.954.35=29.4 KN/m2N=40 KN经以上计算，立杆均满足受力要求。由于我部采用碗扣式满堂支架，经试验证明，碗扣式满堂支架是扣件式满堂支架稳定性的1.15倍（砼模板与支架技术) 。（四） 、地基受力计算由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为压粘土、亚砂土、砂土，地基的承载力最小为80kpa，无软弱下卧层。各部位地基受力如下表：箱梁部位荷载（KN）受力面积（m2)地

9、基受力(Kpa)跨中腹板26.80.6*0.949.63跨中底板22.70.9*0.928.1跨中翼缘板15.80.9*(1.2/2+0.9/2)15边支点翼缘板17.60.6*(1.2/2+0.9/2)11.1边支点底板29.40.6*0.954.5（五） 、支架立杆稳定性验算碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：公式：NN= A碗扣件采用外径48mm，壁厚3 .5mm，A489mm2,A3钢，I10.78*104mm4则，回转半径=（I/A）1/2=1.58cm, 跨中底板位置：h=120cm，横梁底板位置步距h=60cm。跨中

10、底板处长细比L/=120/1.58=75.9=150取76；横梁底板处长细比L/=60/1.58=37.9=150取38；此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表0.744（跨中底板处），0.893（横梁底板处）=205MPa跨中底板处：N=0.744489205=74582.28N=74.6KN横梁底板处：N=0.893489205=89518N=89.6KN支架立杆步距120cm中受最大荷载的立杆位于跨中底板处，其N22.7KN；立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于横梁底板处，其N29.4KN（见前碗扣件受力验算）由上可知：跨中底板处：26.8KNNN=74.6KN横梁底板处：29.4KNNN

11、=89.6KN跨中底板处：nn=N/N74.6/22.73.32跨中底板处：nn=N/N89.6/29.43.12结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。（六） 地基沉降量估算（1）假设条件：E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。（2）按照弹性理论方法计算沉降量：S=S地基土最终沉降量；p基础顶面的平均压力；按最大取值P55Kpab矩形基础的宽度；0.6m、E0分布为土的泊松比和变形模量；=0.2沉降影响系数，取1.12E0=1-22/(1-)EsEs=10.05MpaE0=9.045最终沉降量S5510-30.61.12(1-0.22)/9.045=4mm（七） 分配梁受力计算（

12、1）10cm15cm木方1015cm方木采用木材材料为A3A1类，其容许应力，弹性模量按A3类计，即：w12Mpa，E9103，10cm15cm方木的截面特性：W10152/6375cm3I=10153/12=2812.54cm4a. 在腹板部位：10cm15cm纵向分配梁验算：腹板部位的砼荷载q=41.3KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为60cm.a)、P计算：1010cm横向分配梁间距为30cm,其分配情况如上图：p=ql横0.341.30.60.3=7.44KNb)强度计算：因为p在跨中，数量n为3，n为奇数，l=900mm，所以Mmax=（n2+1）npl/8=（32+1）

13、7.440.9/（83）=2.79KN/m=2.79106N/mmw=Mmax/w=2.79106/3751037.44MPaw=12MPa 满足要求c)挠度计算：根据n=3,n为奇数，l=900mmWmax=（5n4+2n2+1）pl/384n3EI=（534+232+1）7.441039003/3843391032812.51040.87mmf=900/500=1.8mm 满足要求。b、 在横梁部位：10cm15cm纵向分配梁验算：横梁部位的砼荷载q=47.2KN/m2,立杆纵向间距为60cm，横向间距为90cm.a）.P计算：1010cm横向分配梁间距为30cm，其分布情况如下图：p=q

14、l纵0.347.20.90.3=12.75KNb)强度计算：因为p在跨中，数量n为2，n为偶数，l=600mm，所以Mmax=npl/8=212.750.6/8=1.91KN/m=1.91106N/mmw=Mmax/w=1.91106/3751035.1MPaw=12MPa 满足要求c)挠度计算：根据n=2,n为偶数，l=600mmWmax=(5n2+2)pl/384nEI=(522+2)12.751036003/384291032812.51040.31mmf=600/500=1.2mm 满足要求。(2)1010cm木方分配梁受力计算1010cm方木采用木材材料为A3A1类，其容许应力，弹性

15、模量按A3类计，即：w12MPa，E9103。10cm10cm方木的截面特性：W10102/6167cm3I=10103/12=833.34cm4在底板部位：10cm10cm纵向分配梁验算：底板部位的砼荷载q=19.7KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为90cm.a)P计算：1010cm横向分配梁间距为30cm，其分布情况如上图：p=ql横0.319.70.90.3=5.32KNb)强度计算：因为p在跨中，数量n为3，n为奇数，l=900mm，所以Mmax=（n2+1）npl/8=（32+1）5.320.9/（83）=2KN/m=2106N/mmw=Mmax/w=2106/37510

16、35.4MPaw=12MPa 满足要求c)挠度计算：根据n=3,n为奇数，l=900mmWmax=（5n4+2n2+1）pl/384n3EI=（534+232+1）5.41039003/384339103833.341040.98mmf=900/500=1.8mm 满足要求。(八） 竹胶模板及背带（10cm10cm木方）受力计算（1）荷载：按腹板部位荷载进行计算，q1=41.3KN/m2（2）计算模式：竹胶模板面板宽122cm,其肋（背木）间距为30cm，因此，面板按四跨连续梁进行计算。 (3)面板验算 面板规格: 2440mm1220mm12mma强度验算竹胶面板的静曲强度：纵向70Mpa，

17、横向50Mpa跨度/板厚=300/12=25100 属小挠度连续板。查“荷载与结构静力计算表”得四跨连续梁弯距系数Km=0.107Mmax=KmqL2=0.1070.041(300)2=395N.mm面板截面抵抗矩: W=bh2/6=1122/6=24mm3=M/W=395/24=16.5N/mm2横向=50Mpa，满足要求。b刚度验算竹胶面板的弹性模量：E纵向6103Mpa，E横向4103Mpa考虑竹胶面板的背带为10cm10cm木方，面板的实际净跨径为200mm，故=KqL4/（100EI）=0.6320.041(200)4/(100410311003/12) =1.3 mm=1.5mm，

18、满足要求。（4）背带10cm10cm木方计算a荷载：横梁处最大荷载进行计算，q1=47.2KN/m2计算模式：因分配梁为横桥向布置，跨径为90cm的连续梁，简化为90cm简支梁进行计算：b强度验算弯矩M和应力：AA断面：MqL2/8=14.10.92/8=1.43KN.m =M/W=1.43103/(0.10.12/6)=8.5MPa=12MPa 满足受力要求c刚度验算AA断面：max=5qL4/(384EI )=514.11030.94/3848.5109(0.10.13/12) =1.7mmL/500=0.9/500=1.8mm 满足受力要求d抗剪验算=1.7MpaAA断面：= qL/A=14.11030.9/(0.100.1)=1.3Mpa =1.7Mpa 满足受力要求。以上数据均满足受力要求，但刚度与允许值接近，为了减少模板变形，在腹板和横梁位置方1010cm横向分配梁加密到2025cm。-