单柱墩盖梁支架设计

盖梁支架设计
1工程概述
根据图纸设计，横溪河特大桥29#~31#墩为独柱圆墩，墩柱直径2.6m，墩高18~19m。

墩顶浇筑盖梁，盖梁最大高度1.6m，顺桥向宽3.4m，横桥向长10.1m。

2设计依据
《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JTJ166-2008）
《建筑施工模板安全技术规范》（JTJ 162-2008)
《路桥施工计算手册》
3盖梁支架设计及验算
盖梁下方为承台，具备搭设满堂支架施工盖梁的条件，为此，此次盖梁施工采用满堂支架现浇。

3.1地基处理
支架基础直接坐落在承台顶面，对于支架基础超出承台部分采用分层（20cm）回填夯实，在距承台顶面20cm再浇筑C25砼垫层，与承台顶持平。

3.2支架设计
三个盖梁形式一样，尺寸相同，故选择墩高最高的29#墩柱盖梁进行设计及验算。

盖梁底部搭设碗扣式脚手架，底部采用底托调平，底托支撑在承台顶面或C25砼垫层顶面。

支架顶部采用顶托，顶托上铺设横向10#工字钢作为主楞，工字钢上铺设纵向10cm ×10cm方木作为次楞，间距30cm。

盖梁模板采用定制钢模板，施工平台铺设1.2尺码厚竹胶板。

主楞下为φ48×3.5mm碗扣式钢管支架，立杆横距（横桥向）90cm，盖梁范围内立杆纵距（顺桥向）60cm、两侧范围外为90cm，步距120cm。

模板及支架布置方案如下图所示，支架横桥向长11.7米，纵桥向宽9.6米，高17.4米。

整个支架长宽比=17.4/9.6=1.8<2，满足规范要求。

3.3支架验算
3.3.1荷载分析
1）盖梁自重（梁高1.6m，预应力钢筋混凝土容重取γ=26kN/m3）
q1=1.6*26=41.6KN/m²
2）定制钢模板（由所给钢模板图纸算得一套盖梁模板总质量约为28t）
q2=28/（11.7*9.6）=0.25t/m²=2.5KN/m²
3）纵向木方（10*10cm@30cm）
纵向共铺设39排，考虑方木搭接问题，每一排需2根4米及1根2米长方木，总质量为：39*（2*4+1*2）*0.1*0.1*0.6=2.34t。

q3=2.34/（11.7*9.6）*10=0.21KN/m²
4)纵向工字钢（10#工字钢100*68*4.5，质量为11.25kg/m)
横向共铺设12根，每根长9.6米，总质量为：12*9.6*11.25=1296kg=1.296t。

q4=1.296/（11.7*9.6）*10=0.12KN/m²
5）施工机具及人员荷载
q5=2.5KN/m²
6）倾倒混凝土产生的水平荷载
q6=2.0KN/m²
7）振捣砼产生的荷载
q7=2.0KN/m²
3.3.2荷载组合
1）验算底模
强度验算时：q=1.35*（q1+q2）+1.4*（q5+q7）=1.35*（41.6+2.5）+1.4*(2.5+2.0)=65.84KN/m²
扰度验算时：q=1.35*（q1+q2）=1.35*（41.6+2.5）=59.54KN/m²
2）验算纵向木方
强度验算时：q=1.35*（q1+q2+q3）+1.4*（q5+q7）=1.35*（41.6+2.5+0.21）+1.4*(2.5+2.0)=66.11KN/m²
扰度验算时：q=1.35*（q1+q2+q3）=1.35*（41.6+2.5+0.21）=59.82KN/m²
3）验算横向工字钢
强度验算时：q=1.35*（q1+q2+q3+q4）+1.4*（q5+q7）=1.35*（41.6+2.5+0.21+0.12）+1.4*(2.5+2.0)=66.28KN/m²
扰度验算时：q=1.35*（q1+q2+q3）=1.35*（41.6+2.5+0.21+0.12）=59.98KN/m ² 3.3.3结构验算
1）底模验算
底模为Q235定型组合钢模板，板厚2.5mm ，次楞木为10cm ×10cm 的方木，间距30cm ，截取0.3m 宽的底模简化为跨径30cm 的三等跨连续梁来验算。

q=0.3*65.84=19.75KN/m ，计算简图如下：
查询《建筑施工模板安全技术规范》表5.2.1-2得到模板截面特性：
I=26.97cm 4，W=5.94cm ³，A=104mm 2
查询《建模》表A.1.1-1得到抗弯强度[]2mm /215N =σ、抗剪强度[]2mm /125N =τ，由表A.1.3得到弹性模量E=2.06×105N/mm 2，由表4.4.2得容许绕度[]f =1.5mm 。

弯曲强度验算：
18.03.019.751.010/122max =⨯⨯==ql M KN.m
σ=M max /W=180000/5940=30.3N/mm ²<[]2mm /215N =σ，满足要求。

刚度验算：
q=0.3*59.54=17.86KN/m
m f 017.01097.261006.210030017.86677.01004
54
4=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==EI ql K W mm<[]f =1.5mm ，挠度满足要求。

2）次楞木验算
纵向木方采用10*10cm 杉木单层布设，间距30cm ，直接承受底板传递下来的荷载，采用跨径为0.6m 的三等跨连续梁来计算。

q=0.3*66.11=19.83KN/m 计算简图如下：
10*10cm 木方截面特性：
截面模量：W = 10×10×10/6 = 166.67cm3； 惯性矩： I = 10×10×10×10/12 = 833.33cm4；
弹性模量：E=9000N/mm ²，抗弯强度[]σ=11N/mm ²，抗剪强度v f =1.2N/mm ²（《建模》表A.3.1-1和表A.3.1-3）。

弯曲强度验算：
M=0.1ql ²=0.1*19.83*0.6²=0.71KN.m
σ=M/W=710000/1666700=0.43N/mm ²<11N/mm ²，满足要求。

剪切强度验算：
14.76.019.836.0=⨯⨯==ql K Q V KN
<=⨯⨯⨯⨯==
2max /1.1100
00121000
7.14323mm N bh Q τ2v mm /2.1N f =，满足要求。

刚度验算：
q=0.3*59.82=17.95KN/m
m f mm L EI ql K W 5.1400/21.010
33.833900010000695.17677.01004
4
4=<=⨯⨯⨯⨯⨯==，挠度满足要求。

3）主楞工字钢验算
横向采用10#工字钢单层布置，间距60cm ，直接承受纵向木方传递下来的荷载，按照跨径为90cm 的三等跨连续梁计算。

若按线均布荷载计算，则q=0.6*66.28=39.77KN/m ，计算简图如下：
10#工字钢截面特性：
W=49.0cm 3，I=245.0cm 4，S X =28.2cm ³，A=14.33cm 2（《路桥施工设计手册》表附表3-31） 弯曲强度验算：
3.229.077.391.010/122=⨯⨯==ql M KN.m
σ=M/W=3220000/49000=65.7N/mm ²<215N/mm ²，满足要求。

剪切强度验算：
48.219.039.776.0=⨯⨯==ql K Q V KN
<=⨯⨯⨯⨯==
KN A Q 48.22100
14.3321000
21.48323max τ[]2mm /125N =τ 刚度验算:
近似为线荷载：q=59.98*0.6=35.99KN/m
m f m m 32.010*******.210000999.35677.01004
54
4=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==EI ql K W
根据《建模》表4.4.2查得钢楞容许挠度为L/500=1.8mm ，满足要求。

4）支架立杆验算
立杆采用2.4m ，步距1.2m ，共14*14*7=1372根；横杆采用0.6m 和0.9m 两种，分别需要14*7*15=1470根、14*6*15+14*13*15=3990根；可调托撑采用KTC-45型，共14*14=196个。

根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》表3.2.5，查询得2.4m 立杆单位重13.34kg ，0.6m 横杆单位重2.47kg ，0.9m 横杆单位重3.63kg ，可调托撑单位重7.01kg 。

求得支架总重为M=1372*13.34+1470*2.47+3990*3.63+196*7.01=37.79t ，支架自重荷载q8=37.79/（11.7*9.6）*10=3.36KN/m 2。

根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.5—7钢管截面特性可知：钢管外径48mm ，壁厚3.5mm ，截面积489mm ²，截面惯性矩12.19cm 4，截面模量5.08cm 3，回转半径1.58cm ，抗压强度设计值[]2mm /205N f =，纵横向水平杆的允许变形为L/150。

不组合风荷载时单肢立杆轴向力：
N=[1.2*(q1+q2+q3+q4+q8)+1.4*(q5+q7)]*L x *L y
=[1.2*(41.6+2.5+0.21+0.12+3.36)+1.4*(2.5+2.0)]*0.6*0.9
=34.37KN
立杆承受压应力为σ=N/A=34370/489=70.29N/mm 2<[]2m m /205N f =,强度满足要求。

按稳定性计算立杆受压应力：
立杆计算长度L 0=h+2a=120+70=190（按上部伸出水平杆35cm ）其中h 是立杆步距，a 为立杆伸出顶层水平杆长度。

长细比λ=L 0/i=190/1.58=120.3，满足《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.1.4条规定,230≤λ。

根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)附录E ，查得稳定系数434.0=ϕ。

则稳定强度为：
[]2/2059.161489
434.034370
mm N f A N =<=⨯==
ϕσ，立杆稳定性满足要求。

5）风荷载对立杆稳定性的验算
作用于模板支撑架上的水平风荷载标准值
0s z k 7.0ωμμω=
k ω——风荷载标准值（KN/m 2)；
0ϕ——盖梁支架搭设完成后周围悬挂密目式安全立网，取挡风系数8.00=ϕ；
z μ——风压高度变化系数，按《建筑施工碗扣式规范》附录D 确定，这里取1.25； s μ——风荷载体型系数，悬挂密目式安全网的支撑架体型系数04.13.10s ==ϕμ；
0ω——基本风压（KN/m 2)，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用，这里查表取南京市50年一遇风压为0.40KN/m 2。

20s z k m /364.040.004.125.17.07.0KN =⨯⨯⨯==ωμμω
支架横桥向受风面积最大，选取该迎风面为支架立面建立计算模型：
将风荷载化解为每一节点的集中荷载KN 39.0364.02.19.0=⨯⨯=ω, 节点集中荷载ω在立杆上产生的内力v ω、s ω按下式计算：
ωωX
V L h =
ωωX
X
L L 2
2S h +=
其中，h=1.2m ，L x =0.6 ，因此
KN L X
V 78.039.06.0/2.1h
=⨯==
ωω 81.039.06
.06.01.2h 2
22
2S =⨯+=+=ωωX X L L
组合风荷载时单肢立杆轴向力：
k L L q q q q q q q N ω+⨯+⨯+++++⨯=y x )]75(4.1)84321(2.1[
=[1.2*(41.6+2.5+0.21+0.12+3.36)+1.4*(2.5+2.0)]*0.6*0.9+0.364 =34.73KN
支架到盖梁底高为17.4m ，为满足施工操作和人员行走安全，外侧支架增加一层1.8m 立杆作为防护，并悬挂安全网，支架总高度为18.9m ，竖向节点为16个，因此：
KN KN 73.3448.1278.016v
<=⨯=∑ω
因此架体抗倾覆稳定性满足要求。

KN 96.1281.016s
=⨯=∑ω
架体采用7排纵桥向由底至顶钢管扣件剪刀撑，每排剪刀撑抗承载力为8KN ，则
KN KN 8796.12s
⨯<=∑ω
,剪刀撑满足要求。

6）盖梁侧模加固计算
盖梁侧模采用钢模板，模板厂家定制。

盖梁砼范围内对应模板上严禁设对拉螺栓，在盖梁顶部以上和底模下设拉杆。

拉杆采用直径30的钢筋，拉杆间距有77.5cm 、605cm 、73cm ，偏安全地取拉杆间距为77.5cm 。

拉杆对应位置背枋采用16#槽钢。

荷载分析：
混凝土比重按26KN/m 3计算；新浇混凝土对模板侧面的压力：
v
k k t p 2
/1210max 22.0γ=
h
p γ=max
式中：Pmax —新浇混凝土对模板的最大侧压力(kpa)； h —为有效压头高度(m)；
V —混凝土的浇筑速度（m/h ），取1m/h ；
t 0—新浇混凝土的初凝时间（h ），按200/(T+15)计算，温度取30度，t 0=4.4； K1—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1，掺缓凝作用的外加剂时取1.2，取值1.2；
K2—混凝土的坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm 时，取0.85；50～90mm 时，取1；110～150时取1.15；坍落度取150mm ，则K2＝1.15。

2max KN/m 9.2811.151.24.4260.22=⨯⨯⨯⨯⨯=p
2max KN/m 6.416.126=⨯==h p γ
取小值2max KN/m 9.28=p ，考虑倾倒混凝土产生的水平荷载，则模板最大侧压力
2
6max KN/m 9.3029.28q =+=+=p p 。

①对拉杆验算：
盖梁底部和顶部设对拉螺栓，盖梁高度1.6m ，拉杆间距77.5cm ；两排拉杆最大排距1.862m 。

对拉螺栓横向间距0.775m ，排距1.862m ，则拉杆承受的拉力：
N ＝P ×a ×b ＝28.9×0.775×1.862/2＝20.85KN ； 拉杆采用Ⅲ级钢筋，其抗拉强度设计值为380Mpa ，算得30mm 拉杆承受最大拉力为268KN ，满足要求。

②竖向背枋验算
竖向背枋采用16#槽钢，查表知16#槽钢的截面抵抗矩为W=116.8cm 3，容许挠度为l/400，容许应力[]2mm /215N =σ。

拉杆排距1.862m ，纵向最大间距为77.5cm ，则：
34.108
6281.775.030.9812
2=⨯⨯==ql M (KN.m)
[]223
6
/215/53.88108.1161010.34W mm N mm N M =<=⨯⨯==σσ,竖向背枋抗弯强度满足要求。

mm EI ql 66.4400
L m m 95.1105.9341006.2384106281.775.030.953845f 4
51244=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==，挠度满足要求。

7）支架基底承载力验算。