桥梁满堂支架计算
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满堂支架计算
碗扣式钢管支架门架式钢管支架
扣件式满堂支架(后图为斜腿钢构)
1立杆及底托
1.1立杆强度及稳定性(通过模板下传荷载)
由上例可知,腹板下单根立杆(横向步距300mm,纵向步距600mm)在最不利荷载作用下最大轴力P=31.15KN,在模板计算荷载时已考虑了恒载和活载的组合效应(未计入风压,风压力较小可不予考虑)。可采用此值直接计算立杆的强度和稳定性。
立杆选用Ф48*3.5小钢管,由于目前的钢管壁厚均小于 3.5mm 并且厚度不均匀,可按Ф48*3.2或Ф48*3.0进行稳定计算。以下按Ф48*3.0进行计算,截面A=424mm2。
横杆步距900mm,顶端(底部)自由长度450mm,则立杆计算长度900+450=1350mm。
立杆长细比:1350/15.95=84.64
按 GB 50017--2003 第132页注1 计算得绕X轴受压稳定系数φx=φy=0.656875。
强度验算:31150/424=73.47N/mm2=73.47MPa,满足。
稳定验算:31150/(0.656875*424)=111.82MPa,满足。1.2立杆强度及稳定性(依照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》)
支架高度16m,腹板下面横向步距0.3m,纵向(沿桥向)步距0.6m,横杆步距0.9m。立杆延米重3.3Kg=33N,每平方米剪刀撑的长度系数0.325。
立杆荷载计算:
单根立杆自重:(16+(16/0.9)*(0.3+0.6)+0.325*16*0.9)*33=1210N=1.21KN。
单根立杆承担混凝土荷载:26*4.5*0.3*0.6=21.06KN。
单根立杆承担模板荷载:0.5*0.3*0.6=0.09KN。
单根立杆承担施工人员、机具荷载:1.5*0.3*0.6=0.27KN。
单根立杆承担倾倒、振捣混凝土荷载:(2.0+4.0)*0.3*0.6=1.08KN。
风荷载:W K=0.7u z*u s*w0
风压高度变化系数u z查《建筑结构荷载规范》表7.2.1可取1.25(支架高度20m内,丘陵地区);风荷载脚手架体型系数u s 查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表 4.2.4可取1.3ψ(敞开框架型,ψ为挡风系数,可查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表A-3,表中无参照数据时可按下式计算);
挡风系数ψ=1.2*An/Aw。1.2为节点增大系数;An为挡风面积(An=(L+h+0.325*L*h)*d=(0.6+0.9+0.325*0.6*0.9)*0.048=0.08m2, L为立杆的纵距,h为横杆的步距,0.325为每平方米剪刀撑的长度,d为钢管的外径);Aw为迎风面积(Aw=L*h=0.6*0.9=0.54m2,L为立杆的纵距,h为横杆的步距)。故ψ=1.2*0.08/0.84=0.114);
基本风压w0查《建筑结构荷载规范》D.4表可取0.30KN/m2(根据地区情况,浙江杭州)。
风荷载为W K=0.7*1.25*1.3*0.114*0.3=0.04 KN/m2。
不考虑风载时立杆的强度和稳定性:
立杆计算荷载:N=1.2*(1.21+21.06+0.09)+1.4*(0.27+1.08)=28.72KN。
由于28.72KN<31.15KN(单根立杆在最不利荷载作用下由模板下传的最大轴力P=31.15KN),由于立杆最大轴力为31.15KN时已通过强度和稳定性计算,故无需检算。
考虑风载时立杆的强度和稳定性:
立杆计算荷载:N=1.2*(1.21+21.06+0.09)+1.4*0.85*(0.27+1.08)=28.44KN=28440N。
风荷载产生的弯矩:M W=1.4*0.85*W K*L*h2/10(3跨连续梁弯矩公式,L为立杆的纵距,h为横杆的步距),M W=0.85*1.4*0.04*0.6*0.92/10=0.0023KN.m=2300N.mm。
立杆长细比84.64,计算得绕X轴受压稳定系数φx=φy=0.656875。立杆截面参数A=424mm2,W=4493mm3。
由N/(φ*A)+M W/W=28440/(0.656875*424)+2300/4493=102.62
N/mm2=102.62MPa,满足。
1.3立杆压缩变形
ε=N*H/ (E*A)=28720*16000/(2.06*105*424)=5.26mm
H为立杆的总高度,E为弹性模量,A截面面积。
1.4底托检算
当立杆最大轴力超过40KN时,则大于标准底托的承载能力,需要另行设计底托或对现有底托采用加强措施(《扣件式钢管脚手架计算手册》90页,王玉龙编著)。
P=31.15KN<40KN,N=28.44KN<40KN,故满足底托承载力要求。
复杂地形组合支架跨线(河)组合支架
2地基承载力
模板下传最不利荷载作用下最大轴力31.15KN,立杆下传轴力采用根据规范计算为28.72KN,以31.15KN作为控制计算。
一个底托下混凝土垫板最大面积为0.3*0.6=0.18m2(腹板下面,按全部硬化处理)。
地基承载力设计值最小需要满足31150/0.18=173.06KPa。
当立杆横纵间距大于0.6m时,通过以下办法来计算地基承载力:底托宽度0.15m,硬化混凝土厚度h,混凝土压力扩散角为45。则立杆轴力传递到地基表面的面积为(2*h+0.15)2。
上例中混凝土厚度0.2m,则单根立杆地基顶面承压面积为:0.552=0.30mm2。
在此说明:根据《扣件式钢管脚手架安全施工规范》5.5立杆地基承载力计算:地基承载力设计值fg=kc*fk(fk为地基承载力标准值,kc为支架地基承载力调整系数,对碎石土、砂土、回填土应取0.4,对粘土应取0.5,对岩石、混凝土应取1。
3支架总体弹性沉降值
面板最大挠度0.2mm,次楞(横梁)最大挠度0.04mm,主楞(纵梁)最大挠度0.18mm,立杆压缩值5.26mm,则不考虑地基沉降因素支架弹性沉降值为:5.68mm。