现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案
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现浇箱梁支撑体系碗扣架设计方案一、设计说明1、设计依据：《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-85）《公路设计通用规范》《公路桥涵施工手册》2、参考资料《公路桥涵施工技术规范》《公路施工手册》《简明施工计算手册》《新型脚手架与模板支撑架》《材料力学》《结构力学》3、材料强度、弹性模量：钢管：规格Ф48m m×3.5mm[ó]=215N/mm2 E=2.06×105N/mm2 A=489mm2 I=12.19×104mm4 W=5080mm3 r=15.79mm二、荷载计算1.竖向荷载（1）恒荷载砼自重：取26KN/m2模及板背楞：取5KN/m2支架钢管自重：取1.1KN/根（取6m计算）（2）活荷载施工人员走动、施工机具运输、材料堆放：取2.5KN/m2振捣砼，倾倒、泵送砼：取2KN/m22.水平荷载计算泵送砼时产生的水平冲击荷载取6.0Kpa（参见《公路桥涵施工技术规范》），考虑到泵送砼时，产生水平荷载只作用在正在浇注的侧面上，而不是整个侧面上，所以要进行折减计算（受力面积折减1/3计算）。
产生荷载为：1/3×35×1.0×6.0=70KN风载产生的水平荷载为：梁部：ω=K0K1K22K3K25W（见《公路桥涵设计通用规范》）=1.0×1.02×1.3×1.0×1.02×0.5 =0.65KN/m2产生荷载为：0.65×35×1.8=40.95KN支架部分：ω=ηK0K1K22K3K25W（见《公路桥涵设计通用规范》）=0.45×0.8×1.02×1.0×1.0×1.02×0.5 =0.18KN/m2产生荷载为：0.18KN/m2×35×6=37.8KN梁部荷载、施工荷载及模板自重因倾斜而产生的水平力： P=（26+5+4.5）×35×14×2%=347.9KN荷载组合竖向荷载：Σq=1.2×恒荷载+1.4×活荷载=1.2×(26+5)+1.4×(2+2.5)=43.5KN/m2水平荷载：（作用于支架下端）横向水平力：Σq=70+40.95+37.8+347.9=496.65KN沿跨长方向的均布荷载 q=496.65÷35=14.19KN/m(此项水平力有钢管下端与枕木之间的摩擦力承担)水平荷载：（作用与支架上端）横向水平力：Σq=70+40.95+347.9=458.85KN沿跨长方向的均布荷载：q=458.85÷35=13.11KN/m三、支架设计及受力验算1、受力分析初步布设立杆顺、横桥间距为90×90cm，步距为120cm。
取跨中单杆支撑分析，如图所示，根据受力特点分别取A、B两部分进行受力验算。
A部分：简化为下端固定，上端自由端，其同时受到竖向荷载和水平荷载作用，如图示。
N=43.5×0.9×0.P=13.11×0.9/(1980/90+1)=0.513KNP为每根钢管上端所受水平荷载(每排钢管所受水平荷载为：13.11×0.9=11.8KN,每根钢管所受水平荷载为：11.8/(1980/90+1)=0.513KN)=2l=2×0.6=1.2mlλ=l0/15.79=76查表得：υ=0.6761说明：l取0.60m考虑了上调节托撑的最大调节长度以及和钢管连接长度。
ó=N/A/υ1+M/μW=35.24×103/489/0.676+0.31×106/(5080×0.652)=200.2KN/mm2<[ó]=215N/mm2其中：M=P×2/E/A)×m A P μ=(1-n1×N×λ2/=(1-1.7×35.24×103×762/3.142×2.06×105×489)×1=0.652B部分：简化为上下端铰接，为二力杆，受力如图示。
B N=43.5×0.9×0.9=35.24KN Nl=l=1.2m Bλ=l0/i=1200/15.78=76.05=0.676查表υ1单杆稳定性验算： Nó=N/ΨA=35.24×103/(0.676×489)单杆图=106.61N/mm2<[ó]=215N/mm2，满足单杆总稳定要求。
腹板处单杆剪力强度验算单杆由于受新浇筑砼时模板的侧压P1以及水平力P2作用，受剪力，可简化为均布受力杆。
P1＝rh ＝24×1＝24 KN （h 取1米计） P2＝14.19×1.2＝17.028KN合力P ＝P1+ P2＝24+17.0281＝41.028 KN Q ＝ql/2＝（41.028×0.9）/2＝18.46 KN S ＝2tR ² （R ＝（48-3.5）/2＝22.25mm ） Z ＝（QS ）/（2tI ）=74.97N/mm 2<[τ]=85N/mm 2 满足剪力强度要求。
2、变形计算（按支架高6.5m ）δ=Nl/(EA)=35.24×103×6.5×103÷(2.06×1053、支架整体稳定性验算将支架整体简化为矩形受力结构，集中作用结构 N ＝43.5×35×22＝33495 KN P ＝14.19×7.8×35＝3873.87 KN根据受力分析，整体支架受竖向力N 和水平力P M+＝NL/2＝33495×22/2＝368445 KN·m M-＝Ph/2＝3873.87×7.8/2＝15108.093 KN·m M+> M- 所示整体稳定 4、满堂红支架布置经上述受力验算，钢管布置按照90×90×120cm （顺横桥及纵向布设），布置满足受力及整体稳定性要求。
考虑到现场施工时可能遇到的不可见影响，以及支座处横向张拉等因素，为了施工安全，现场满堂红脚手架布置如下：1）顺桥向距桥墩、台4.5米范围内，立杆间距离为60cm ，其余为90cm 。
2）横桥向：箱梁底板下15米范围内，立杆间距为80cm ，两侧翼板为100cm 。
3）纵向步距为120cm ，其中上端可调顶托撑可调部分及与钢管连接部总长不大于60cm 。
4）为了增加整体抗剪能力及稳定性，顺桥方向为3米加设一道剪刀撑。
四、模板设计及验算1、材料选择：模板采用2440×1220×12mm 的木胶合板，方木采用15×15cm 和8×8cm 两种断面。
2、模板下背楞铺设及其受力验算根据支架设计：立杆顺横桥间距为90×80cm ，模板下背楞铺设两层。
底层架设在可调顶托上，顺桥向铺设采用15×15cm 断面方木。
上层横桥向铺设在底层方木上，方木采用断面形式为8×8cm 。
1）说明：（如图所示）A ：表示顺桥向底层背楞方木15×15cm 。
B ：表示横桥向上层背楞方木8×8cm 。
C ：表示支架可调顶托撑。
2）A q ＝43.5×0.9×0.8/0.9＝34.8KN [σw]＝12N/mm² [τ]＝1.9N/mm²E ＝9×108 N/mm² I ＝1504/12＝4.22×107 mm 4 W ＝1503/6＝5.63×105 mm 3 A ＝2.25×104mm² 弯曲强度：M ＝ql ²/8＝（34.8×0.9²）/8＝3.52 KN ·m ＝3.52×106σw ＝M/W ＝（3.52×106）/（5.63×105）＝6.25 N/mm²<[σw]＝12N/mm² 满足弯曲强度要求 剪切强度：Q ＝ql/2＝（34.8×0.9）/2＝15.66 KNτ＝3Q/2A ＝（3/2）×[15.66×10³/（150×150）]＝1.04 N/mm²<[τ]＝1.9 N/mm² 弯形：δ＝1.3×10-2×（ql 4/EI ）＝1.3×10-2×[（34.8×10³×9004）/ （9×108×4.22×107）] =0.03mm3）B 背楞木受力验算简化为受均布荷载作用的简支梁，如图示 沿顺桥向布置间距为25cmq ＝43.5×0.25＝10.875 KN/mM＝ql²/8＝10.875×0.8²/8＝0.87 KN·mI＝804/12＝3.41×106mm4 A＝80×80＝6.4×103mm2W＝803/6＝8.53×104mm3弯曲强度:σ＝M/W＝0.87×106/8.53×104＝10.2 N/mm²<[σw]＝12N/mm²剪力强度：Q＝ql/2＝（10.875×0.8）/2＝15.66 KNτ＝3Q/2A＝（3×4.35×10³）/（2×6.4×10³）＝1.02 N/mm²<[τ]＝1.9N/mm²B背楞满足弯曲及剪切强度要求。
变形：δ＝1.3×10-2×（ql4/EI）＝1.3×10-2×[（10.875×10³×8004）/ （9×108×3.41×106）] ＝1.3×10-2×[（10.875×10³×8004）/（9×108×3.41×106）]＝0.019mm3、侧模验算说明侧模施工时受到新浇筑砼侧压力P1和振捣砼水平力P2的作用P1＝rh＝24 KN/m³×1m＝24 KN/m²（h取1米计）P2＝6KN（规范取值）因此合力P＝P1+ P2＝24+6＝30KN按照底板A背楞计算满足各强度要求，因此不另验算，布置时采用A背楞布置间距，现场施工时,根据实际情况可缩小布置间距。
