钢管支架验算报告

目录

1 工程概况 (1)

2 参考资料 (1)

3 砼箱梁结构数值模型 (2)

3.1 有限元模型 (2)

3.2荷载及反力计算 (3)

4 钢管支架数值模型 (5)

4.1 模型介绍 (5)

4.2 荷载及材料参数 (5)

4.3 支架受力分析 (6)

4.3.1 贝雷梁受力分析 (6)

4.3.2 钢管支撑受力分析 (8)

4.3.3 支架反力 (11)

4.4 分析结果统计 (11)

5 稳定性验算结果 (12)

5.1 脚手架稳定性验算： (12)

5.2 钢管支撑稳定性验算 (13)

6 贝雷梁应力超限改良措施 (15)

7 分析结果与建议 (18)

1 工程概况

0#块梁体为宽箱、斜腹板、大悬臂结构，采用钢管桩支架现浇施工。贝雷梁上支架采用碗扣式支架作为现浇连续箱梁的支撑体系。底模下脚手管立杆的纵向、横向间距均为0.6m，横杆步距为0.6m。考虑到支架的整体稳定性，在纵向、横向每3m设通长剪刀撑1道，并于箱梁腹板外侧设斜撑。贝雷梁支撑体系采用1.5米×0.9米贝雷梁横向布置，起着将梁结构自重、支架荷载和施工荷载等传到钢管桩支架上的作用。

图1.1 箱梁支承体系

2 参考资料

（1）中华人民共和国行业标准《铁路桥梁钢结构设计规范》

（TB10002.2-2005）

（2）中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

（3）《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）

（4）《建筑结构荷载规范》GB50009-2011；

（5）《钢结构设计规范》GB50017-2003；

（6）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010。

（7）施工单位支架设计图

（8）其他相关资料或文件

3 砼箱梁结构数值模型

3.1 有限元模型

为了准确的计算混凝土的重量分布情况，采用大型通用有限元程序ANSYS 对混凝土结构进行建模，结构形式如图所示：

图3.1 空间模型

满堂脚手架布置如图3.2所示：

图3.2 满堂脚手架布置

脚手架步距0.6m，横距和纵距都为0.6m。为了准确计算荷载，在箱梁底板采用满布三向约束，腹板和翼缘板下的脚手架支撑采用单向约束模拟。

约束情况如图3.3所示：

图3.3 约束布置

3.2荷载及反力计算

考虑到结构为预应力混凝土，混凝土中钢筋和预应力筋体积较大，钢筋混凝土容重为27kN/m³；泊松比0.2；弹性模量3.35×104MPa。具体荷载取值如下：外模板自重标准值：x1=0.3×0.3=0.09kN/m；

内模采用钢模每节段600kN，共1800kN；

新浇混凝土容重：27kN/m3；

施工人员及设备活荷载标准值：x4=1×0.3=0.3kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载标准值：x5=2×0.3=0.6kN/m；

其中恒载取分项系数1.35，活载取分项系数1.4。在ANSYS模型中，自重荷载按照容重自动添加，其余荷载均按照面荷载进行施加。荷载施加方式如图3.4所示：

图3.4 荷载施加（A为自重，B为人员及设备活载）

施加荷载后结构的变形如图3.5所示，箱梁顶板空心处由于未建内模产生了

较大的下挠，整体来看结构变形是双向对称的，结构对称性良好。

图3.5 结构变形图

取底板的约束反力列表如下：

表3.1 底板反力汇总

4 钢管支架数值模型

4.1 模型介绍

应用大型有限元分析软件Midas，建立支架的空间离散模型，对0#块钢管桩支架进行模拟分析计算。支架均采用梁单元模拟。

坐标约定：X坐标方向为顺桥向，Y坐标方向为横桥向，Z坐标方向为竖向。

支架布置图见图4.1所示。

图4.1 模型整体布置图

4.2 荷载及材料参数

（1）梁体：截面尺寸参考设计图纸，荷载采用ANSYS计算。

（2）支架：采用φ48mm×3.5mm碗扣式脚手架，材料为Q235钢。

（3）施工荷载：

根据施工现场条件，得到以下施工临时荷载：

Q=2.5kN /㎡；

（1）施工人员、机械：

1

（2）混凝土振捣器：

Q=2.0 kN /㎡；

2

（3）模板重：

Q=1.5kN /㎡；

3

4.3 支架受力分析

4.3.1 贝雷梁受力分析

图4.2 支架DX变形图（mm）

图4.3 支架DY变形图（mm）

图4.4 支架DZ变形图（mm）

图4.5 贝雷梁支架总变形图（mm）

图4.6 梁单元组合应力图（Mpa）4.3.2 钢管支撑受力分析

图4.7 钢管桩支架总变形图（mm）

图4.8 钢管桩单元组合轴力FX图（kN）

图4.9 钢管桩单元组合弯矩MY图（kN-m）

图4.10 钢管桩单元组合弯矩MZ图（kN-m）

图4.11 钢管桩单元组合应力图（Mpa）

4.3.3 支架反力

表4.1 钢管支撑反力表

4.4 分析结果统计

支架最大位移为DX=12.3mm；DY=24.4mm; DZ=22.7mm.

贝雷梁支架中有局部杆件的应力不满足规范要求，杆件最大应力值发生在承力杆件与工作平台杆件交界处。

支座最大反力：3255.9kN