钢管支架受力计算及施工

现浇连续梁钢管支架的计算及施工

扣件式钢管脚手架工程是桥梁连续梁施工中常用的且十分重要的临时设施，这项工作的优劣将直接影响工程的质量、安全、速度、效率等。扣件式钢管支架安装，拆卸比较方便，在荷载作用下稳定性较好。现以2005年合肥当涂路现浇连续刚构扣件式钢管支架的计算施工为例，浅述一下我们的应用。

一、工程概述

该桥孔跨布置为：1-8m框架+（20.3+2×17.8+20.3）m连续刚架，梁宽7m，梁厚1m，本桥现浇梁支架采用普通钢管脚手架，350工字钢梁做门洞梁，适用于跨度6m的门洞搭设，以满足既有当涂路交通的正常运营。

二、满堂脚手架的布置

该桥陆地上除门洞外其余梁体浇筑施工均采用满堂支架。支架材料为普通钢管脚手架，支架基础必须经碾压并硬化达到要求后，再搭设支架。地面进行硬化方法为：场地平整后用压路机压实，先铺10㎝碎石垫层，后铺C15砼15㎝（软弱地段换填垫片石和灰土）。支架间距顺桥向0.6m，横桥向0.6m，步长120cm.采用普通脚手钢管满堂支架，间距60×60㎝，步距120㎝.钢管上下均采用可调调节支撑，支架底托下延横桥向垫槽钢，所有支架应依据搭设高度设置剪刀撑。

因为满堂支架是整个梁体最重要的受力体系，所以钢管支撑的杆件有锈蚀，弯曲、压扁或有裂缝的严禁使用；使用的扣件有脆裂、变形、滑丝的扣件禁止使用，扣件活动部位应能灵活转动，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm.

三、支架检算如下：

1、模板支架检算（按一米梁长计算，钢管按Φ48计算）

（1）钢筋砼断面如图①，荷载按照宽4.5米计算，则长1米的梁自重

N1=4.5×1×1×26=117（KN）

（2）模板荷载N2=4.5×1×0.018×9=0.729（KN）

（3）5×8方木荷载N3=4×0.05×0.1×4.5×7.5=0.675（KN）

（4）15×15方木荷载N4=8×1×0.152×7.5=1.35（KN）

（5）人及机具活载N5=20（KN）

则模板支架立杆的轴向力设计值N=1.2×（117+0.729+0.675+1.35）+1.4×20=154.315（KN）

模板支架立杆的计算长度l0=步距1m+2×0.5=2m

长细比λ=l0/I=2/1.58=126.6

则轴心受压件的稳定系数Φ=0.412，f为钢材的抗压强度设计值

=205Mpa；

A≥N/Φ。f =154.315/（0.412×205）=18.27cm2

一根Φ48钢管的截面为：4.89cm2；则上述荷载需钢管数=18.27/4.89 =4根

施工中采用@60×60的碗口脚手架，共计16根，满足上述检算要求。

2、立杆地基承载力计算（按1.2米梁长计算，钢管按Φ48计算）

平均压力P≤fg

P-立杆基础底面的平均压力，P=N/A；

N-上部结构传至基础顶面的轴向力设计值；

A：基础底面面积；

fg：地基承载力设计值。

（1）钢筋砼荷载按照宽4.5米计算，则长1.2米的梁

N1=4.5×1.2×1×26=140.4（KN）

（2）模板荷载N2=4.5×1.2×0.018×9=0.8748（KN）

（3）5×8方木荷载N3=5×0.05×0.1×4.5×7.5=0.844（KN）

（4）15×15方木荷载N4=8×1.2×0.152×7.5=1.62（KN）

（5）钢管脚手立杆N5=9×2×6×3.84×10/1000=4.417（KN）

横杆N6=12×2×6×3.84×10/1000=5.53（KN）

（6）施工人员及机具活载N7=30（KN）

N=1.2（140.4+0.8748+0.844+1.62+4.417+5.53）

+1.4×30=226.42（KN）

A=1.2×4.5=5.4m2

P=N/A=226.42/5.4=41.9KPa≤fg=120Kpa满足施工要求

四、门洞的检算

门架基础采用C15钢筋混凝土，宽1000mm，高1000mm，长20m，端头为楔型，Ф48mm钢管作支架，采用350工字钢作梁跨越城市道路，施工桥梁上部，确保城市交通畅通，门架尺寸延纵桥向4.5米，高4.5米。

槽钢检算

（1）钢筋砼断面4.5m2，折算成每米均布荷载q1=26（KN/m）

（2）模板荷载q2=4.5×6×0.018×9/（4.5×6）=0.162（KN/m）（3）5×8方木荷载q3=21×4.5×0.05×0.1×7.5/（4.5×6）=0.13（KN/m）

（4）15×15方木荷载q4=11×4.5×0.152×7.5/（4.5×6）=0.309（KN/m）

（5）人及机具活载N5=4（KN/m）

q=1.2（26+0.612+0.13+0.309）+1.4×4=38.06KN/m

Mmax=ql2/8=38.06×36/8=171.27KN.m

W ma x=Mmax/[σ]=171.27/170=1007.5cm3

若采用350工字钢，截面如图所示则其

惯性距I350=5×3303/12+2×（170×103/12+1703×10）=99760.2㎝4

抗弯截面系数W350= I350/17.5=570.07cm3

W350/ W max=570.07/1007.5=0.567

说明：56.7cm的梁的抗弯截面系数为570.07 cm3，即采用350工字钢可顶长6米宽56.7cm的梁。

本桥施工中槽钢间距为30cm.满足检算要求。

1、工字钢梁挠度检算

f=5qL4/384EI=5×38.06×64/384×210×109×0.998×10-4=0.03mm 满足《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》中l/1500=4mm〉

0.03mm

2、槽钢下支墩检算

（1）钢筋砼荷载按照宽4.5米计算，则长6米的梁N1=4.5×6×1×26=702（KN）

（2）模板荷载N2=4.5×6×0.018×9=4.374（KN）

（3）5×10方木荷载N3=16×0.05×0.1×6×7.5=3.6（KN）

（4）15×15方木荷载N4=8×6×0.152×7.5=8.1（KN）

（5）工字钢荷载N5=20×7×40.21×10/1000=56.3（KN）

（6）人及机具活载N6=100（KN）

则模板支架立杆的轴向力设计值N=1.2×

（702+4.374+3.6+8.1+56.3）+1.4×100=1069.2（KN）模板支架立杆的计算长度l0=步距1m+2×0.5=2m

长细比λ=l0/I=2/1.58=126.6

则轴心受压件的稳定系数Φ=0.412，f为钢材的抗压强度设计值

=205Mpa；

A≥N/Φ。f =1069.2/（0.412×205）=126.6cm2

一根Φ48普通钢管的截面为：4.89cm2；则上述荷载需钢管数

=126.6/4.89 =26根

施工中采用@30×30的Φ48钢管脚手架，共计96根，满足上述检算要求。

五、钢管脚手架搭设注意事项

立杆：在竖立杆时要注意杆件的长短搭配使用。立杆的接头除梗肋处可采用搭接头外，必须采用对接扣件实行对接。搭接时的搭接长度不应小于1m，用不少于3个旋转扣件来扣牢，扣件的外边缘到杆端距离不应小于100mm.相邻两立杆的接头应相互错开，不应在同一步高内，相邻接头的高度差应大于1500mm.大横杆：大横杆的长度不宜小于三跨，一般不小于6m.大横杆对立杆起约束作用。故立杆和大横杆必须用直角扣件扣紧，不得遗漏。上下相邻的大横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧，以减少立杆的偏心受荷情况。同一水平内的内外两根大横杆的接头和上下相邻的两根大横杆的接头均应相互错开，不得出现在同一跨间内，相邻接的水平距离应大于1500mm.小横杆：小横杆紧贴立杆布置，用直角扣件扣紧，拆模前在任何情况下不得拆除贴近立杆的小横杆。

斜杆：纵向支撑的斜杆与地面夹角宜在45o~60o范围内。斜杆的搭设是将一根斜杆扣在立杆上，另一根斜杆扣在小横杆的伸出部分上，这样可以避免两根斜杆相交时把钢管别弯。斜杆用扣件与脚手架扣紧的连接头两端距脚手架节点不大于200mm，除两端扣紧外，中间尚需增加2~4个扣结点。斜杆的最下面一个连接点距地面不宜大于500mm，以保证支架的稳定性。斜杆的接长宜采用对接扣件的对接连接。当采用搭接时，搭接长度不小于400mm，并用两只旋转扣件扣牢。

立杆纵横距和步距按支撑设计方案进行施工，立杆间设剪刀撑，剪刀撑应联