桥梁工程中满堂支撑架的设计计算及构造要求

2 荷载取值及其组合
荷载标准值
支撑架上可调托撑上主梁、次梁、支撑板等自重应按实际计算，对于下 列情况可按表4.2.1-3 采用： 1）普通木质主梁（含Φ48.3×3.6 双钢管）、次梁，木支撑板； 2）型钢次梁自重不超过10 号工字钢自重，型钢主梁自重不超过 H100×100×6×8 型钢自重，支撑板自重不超过木脚手板自重。
2 立杆稳定性计算
稳定性计算长度系数u的说明
通过对满堂支撑架整体稳定实验与理论分析，采用实验确定的 节点刚性（半刚性），建立了满堂扣件式钢管支撑架的有限元计算 模型；进行大量有限元分析计算，得出各类不同工况情况下临界荷 载，结合工程实际，给出工程常用搭设满堂支撑架结构的临界荷载， 进而根据临界荷载确定：考虑满堂支撑架整体稳定因素的单杆计算
A——基础底面面积（m2）；
fg——地基承载力特征值（kPa），
地基承载力特征值满足以下规定：
1 当为天然地基时，应按地质勘察报告选用；当为回填土地基时，应 对地质勘察报告提供的回填土地基承载力特征值乘以折减系数0.4 ；
剪刀撑 脚手板
4 脚手架基本构造
连墙件
横
纵
向
距
斜 撑
步距
抛撑
横向水平杆 纵向水平杆
纵,横向扫地杆立杆
5 满堂支撑架
满堂支撑架：在纵、横方向，由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪 刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的承力支架。该架体顶部的钢结构安 装等（同类工程）施工荷载通过可调托撑轴心传力给立杆，顶部立杆
1 模板强度和刚度
满堂支架的一般截面形式如图1 所示，现场施工箱梁底模多采用 木模板，模板刚度较小。 一般情况下，底模下设置纵向和 横向两层支承方木，纵、横向梁 的上、下位置根据不同的施工实 际情况决定。 根据受力特点，应验算模板和横、 纵梁强度和刚度。
浇筑混凝土荷载
底模
与底模连接的纵（横）梁
立杆
可调拖撑
横（纵）梁
1 模板强度和刚度
当浇筑混凝土时，作用在梁底支架上的荷载分布是不均匀的，腹板位 置支架承受的荷载较大，翼缘位置支架承受的荷载相对较小，腹板之 间支架承受的荷载介乎上述两者之间。 便于分析起见，模板、支架的设计计算过程中假定混凝土为理想流体 材料，材料颗粒之间不存在剪应力，这个假定对于一次浇筑完成的箱 梁是恰当的，因为混凝土尚未初凝，应力重分布现象不明显；对于两 次浇筑的箱梁，先浇的混凝土底板已经初凝，具备了一定的应力重分 布能力，上述假定会有一定偏差，但总体来说底板初凝形成的应力重 分布对于支架受力是有利的。
立杆稳定性计算部位
当满堂支撑架采用相同的步距、立杆纵距、立杆横距时，应计 算底层和顶层立杆段； 当架体的步距、立杆纵距、立杆横距有变化时，除计算底层立 杆段外，还必须对出现最大步距、最大立杆纵距、立杆横距等 部位的立杆段进行验算； 当架体上有集中荷载作用时，尚应计算集中荷载作用范围内受 力最大的立杆段；
2 立杆稳定性计算
满堂支撑架的失稳形式
一般情况下，整体失稳是满堂支撑架的主要破坏形式。 局部失稳破坏时，立杆在步距之间发生小波鼓曲，波长与步距 相近，变形方向与支架整体变形可能一致，也可能不一致。
当满堂支撑架以相等步距、立杆间距搭设，在均布荷载作用 下，立杆局部稳定的临界荷载高于整体稳定的临界荷载，满堂 支撑架破坏形式为整体失稳。当满堂支撑架以不等步距、立杆 横距搭设，或立杆负荷不均匀时，两种形式的失稳破坏均有可 能。 由于整体失稳是满堂脚支撑架的主要破坏形式，故本条规定了 对整体稳定按公式(5.2.6-1)、(5.2.6-2)计算。为了防止局部立杆 段失稳，除对步距限制外，尚规定对可能出现的薄弱的立杆段 进行稳定性计算。
2 脚手架安全事故
安全多发事故部位分析(2011)
现场临时用电 外用电梯 临时设施
土石方工程 线路 2.47% 1.98% 1.19%
3.16%
外电线路
墙板结构
0.99%
3.75%
施工机具 3.85%
其他 23.12%
井字架与龙门 架 6.72%
基坑 6.72%
模板 6.82%
塔吊 11.86%
脚手架 11.86%
1 模板强度和刚度
小楞强度计算
1 模板强度和刚度
小楞刚度计算
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1 模板强度和刚度
大楞刚度计算
1 模板强度和刚度
大楞刚度计算
2 立杆稳定性计算
式中：N——计算立杆段的轴向力设计值（N）
2 立杆稳定性计算
计算立杆段的轴向力设计值（N）
2 立杆稳定性计算
由风荷载产生的立杆段弯矩设计值Mw
2 立杆稳定性计算
2 荷载取值及其组合
自重荷载标准值
满堂支撑架常用构配件与材料、人员自重标准值，宜按《建筑 施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 130-2011附录A 表A.0.4 采用。
2 荷载取值及其组合
风荷载荷载标准值
作用于脚手架及模板支撑架上的水平风荷载标准值，应按下式计算： Wk = 0.7μz·μs·Wo
2 立杆稳定性计算
立杆计算长度
2 立杆稳定性计算
立杆计算长度系数
2 立杆稳定性计算
立杆计算长度系数
2 立杆稳定性计算
满堂支撑架的立杆稳定性计算公式，虽然在表达形式上是对 单根立杆的稳定计算，但实质上是对满堂支撑架结构的整体 稳定计算。因为公式5.4.6-1、5.4.6-2 中的μ1、μ2 值是根据脚 手架的整体稳定试验结果确定的。
桥梁工程中满堂支撑架的设计计 算及构造要求
编制单位：中建七局技术中心 编 制 人： 张 鹏 日 期： 2013 年 5月
目录
一 概述 二 满堂支撑架设计步骤 三 满堂支撑架构造要求
一 概述
1 脚手架分类 2 脚手架安全事故 3 适用的法律法规、规范、标准清单 4 脚手架基本构造 5 满堂支撑架
1 脚手架分类
1 模板强度和刚度
底模强度验算
底模下部支点为规则排列的纵向或横向梁，因此底模内力和挠度 可以按照均布荷载作用下3跨单位宽度的连续单向板计算模式进 行，计算方法如下。
1 模板强度和刚度
底模刚度验算
1 模板强度和刚度
横、纵梁刚度验算
一般情况下，底模下设置纵向和横向两层支承方木，纵、横向方木的 上、下位置根据不同的施工实际情况决定。方便描述起见，这里规定 与底模直接接触的方木称为小楞，支承小横杆的方木称为大楞。小楞 承受底模传来的均布荷载，大楞承受小楞传来的集中荷载，考虑到大、 小楞的搭接和荷载的不利布置，小楞按3跨连续梁进行计算，大楞按 集中荷载下的两跨连续梁计算。
式中：Wk——风荷载标准值（kN/m2） μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》
（GB50009-2001）规定采用 μs——风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》表
4.2.6 的规定采用； Wo——基本风压（kN/m2），应按国家标准《建筑结构荷载规范》
GB50009-2001 附表D.4 的规定采用，取重现期n=10 对应的风压值。
1 荷载取值及其组合
荷载分项系数
刚度验算：分项系数均为1.0 强度验算：恒载分项系数1.2，活载分项系数1.4 抗倾覆稳定验算：恒载分项系数0.9，活载分项系数
1.4；同时组合施工荷载和风荷载时, 荷载组合系 数取0.9。
1 荷载取值及其组合
自重荷载标准值
满堂支撑架立杆承受的每米结构自重标准值，宜按《建筑施工扣 件式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 130-2011附录A 表A.0.3 采用。
洞口和临边 15.51%
资料来源：中国建设部《全国建筑施工安全生产形势分析报告（2011年度）》
2 脚手架安全事故
2010年1月，昆 明机场高速高架桥模 板整体坍塌，造成3人 受伤。该工程模板支 撑体系没有水平剪刀 撑，竖向剪刀撑没有 由底部连续设置到顶， 致使该架体在承受荷 载以后难以形成整体 合力，违反了国家颁 布的安全技术规范。
2 荷载取值及其组合
脚手架的风荷载体型系数
2 荷载取值及其组合
满堂支撑架上荷载标准值取值应符合下列规定： 1 永久荷载与可变荷载（不含风荷载）标准值总和不大于4.2kN/㎡时， 施工均布荷载标准值应按本规范表4.2.2 采用； 2 永久荷载与可变荷载（不含风荷载）标准值总和大于4.2kN/㎡时，应 符合下列要求： 1）作业层上的人员及设备荷载标准值取1.0 kN/m2；大型设备、结构构 件等可变荷载按实际计算； 2）用于混凝土结构施工时，作业层上荷载标准值的取值应符合现行行 业标准《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162 的规定。
长度系数μ1、μ2 。试验支架搭设是按施工现场条件搭设，并考 虑可能出现的最不利情况，规范给出的μ1、μ2 值，能综合反应
了影响满堂支撑架整体失稳的各种因素。
3 地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求：
Pk =
≤fg
式中：Pk ——立杆基础底面处的平均压力标准值（kPa）；
Nk ——上部结构传至立杆基础顶面的轴向力标准值（kN）；
呈轴心受压状态，简称满堂支撑架。
满堂脚手架：在纵、横方向，由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪 刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的脚手架。该架体顶部作业层施工荷 载通过水平杆传递给立杆，顶部立杆呈偏心受压状态，简称满堂脚手 架。
5 满堂支撑架
普通型满堂支撑架
加强型满堂支撑架
二 满堂支撑架设计步骤
1 荷载取值及其组合 2 验算内容
2 荷载取值及其组合
荷载效应组合
设计脚手架的承重构件时，应根据使用过程中可能出现的荷载取其 最不利组合进行计算，荷载效应组合宜按表4.3.1 采用
2 荷载取值及其组合
满堂支撑架用于混凝土结构施工时，荷载 组合与荷载设计值应符合表4.3.2的规定
3 验算内容
1 模板强度和刚度 2 立杆稳定性计算； 3 立杆地基承载力计算；
扣件式脚手架
由钢管和扣件组成、具有加工简便、搬运方便、通用性强等特点,已成为 当前我国使用量最大、应用最普遍的一种脚手架,占脚手架使用总量的 70%左右。
1 脚手架分类
碗扣式脚手架
碗扣式脚手架碗扣节点构成：由 上碗扣、下碗扣、立杆、横杆接 头和上碗扣限位销组成。碗扣节 点结构合理，力杆轴向传力，使 脚手架整体在三维空间、结构强 度高、整体稳定性好、并具有可 靠的自锁性能 。
2 脚手架安全事故
2004年广州在建高速公 路高架桥支架坍塌致9人 死伤。事故原因：地基 沉降超出规范标准，造 成架体失稳而酿成惨剧 的发生。
3 适用的法律法规、规范、标准清单
1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 130-2011 2《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 128-2010 3《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ 202-2010 4《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》 JGJ 166-2008 5《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ 231-2010 6《建筑施工安全检查标准》 JGJ 59-2011 7《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011
2 立杆稳定性计算
满堂支撑架的失稳形式
满堂支撑架有两种可能的失稳形式： 整体失稳和局部失稳。 整体失稳破坏时，满堂支撑架呈现 出纵横立杆与纵横水平杆组成的空 间框架，沿刚度较弱方向大波鼓曲 现象，无剪刀撑的支架，支架达到 临界荷载时，整架大波鼓曲。有剪 刀撑的支架，支架达到临界荷载时， 以上下竖向剪刀撑交点（或剪刀撑 与水平杆有较多交点）水平面 为分界面，上部大波鼓曲（图8）， 下部变形小于上部变形。所以波长 均与剪刀撑设置、水平约束间距有 关；
1 脚手架分类
门式脚手架
门式脚手架主要由 立柜、横框、交叉 斜撑、脚手板、可 调底座等组成。它 具有装拆简单、承 载性能好、使用安 全可靠等特点。
1 脚手架分类
附着式升降脚手架
主要由架体结构、提升设备、附 着支撑结构和防倾、防坠装置等 组成。它用少量不落地的附墙脚 手架,以墙体为支承点,利用提升 设备沿建筑物的外墙面上下移动。 这种脚手架吸收了吊脚手和挂脚 手的优点,不但可以附墙升降,而 且可以节省大量材料和人工。
1 荷载取值及其组合
荷载
永久荷载： 1 模板、支架的自重 2 新浇混凝土、钢筋 混凝土或其他圬工结 构物的重力。
可变荷载： 1）施工人员和施工材料、 机具等行走运输或堆 放的荷载。2）振捣混凝土 时产生的振动荷载；3)新 浇筑的混凝土对侧面模板 的压力；（4）倾倒大方量 混凝土时产生水平方向的 冲击荷载(5)其他可能产生 的荷载，如雪荷载、冬季 保温设施荷载等。