支架设计计算

满堂式碗扣支架设计计算
大兴区生物医药基地东配套6号及7号0505-053、0505-062地块跨街连廊项目桥梁的上部结构为预应力混凝土连续箱梁，该段连续箱梁结构设计为等高连续箱梁。

依据设计图纸、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》、水文、地质情况，并充分结合现场的实际施工状况，为满足该段连续箱梁的施工，保证箱梁施工的质量、进度、安全，我部采用满堂式碗扣支架组织该段连续箱梁预应力混凝土整体现浇施工。

一、满堂式碗扣件支架方案介绍
满堂式碗扣支架体系由支架基础（现况道路路面及绿化地段局部地基处理）、5cm×20cm 木板、Φ48×3mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、15cm×15cm木方做纵向分配梁、10cm×10cm木方横向分配梁；模板系统由侧模、底模、内模、端模等组成。

15cm×15cm木方分配梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板采用定型大块复合木模板，后背10cm×10cm木方，然后直接铺装在10cm×15cm、10cm×10cm木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板为分块加工框架，现场拼装。

（主梁等高连续梁一孔满堂支架结构示意图见下图所示）。

根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，
通过计算确定，每孔支架立杆布置:纵桥向为:墩柱处为5排60cm间距，其余部位为90cm 间距。

横桥向立杆间距为：90cm+60cm+6*90cm 60cm +90 cm，即腹板区及两侧翼缘板均为90cm，考虑受场地限制外侧施工平台为90cm+60cm，共11排；在横梁和腹板部位（墩柱处）横桥向的支架立杆步距加密为60cm，支架在桥纵向每450cm间距设置剪刀撑，横向每隔3跨布置剪刀撑l道；支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑在桥墩上；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托安置在支架基础上的5cm×20cm木垫板上。

以确保地基均衡受力。

二、支架计算与基础验算
(一)资料
（1）WJ碗扣为Φ48×3.5 mm钢管；
（2）立杆、横杆承载性能：
立杆横杆
步距（m）允许载荷（KN）横杆长度（m）允许集中荷载
（KN））
允许均布荷载
（KN）
0.6 40 0.9 4.5 12
1.2 30 1.2 3.5 7
1.8 25 1.5
2.5 4.5
2.4 20 1.8 2.0
3.0
（3）根据《工程地质勘察报告》，本桥位处地基容许承载力在80Kpa以上。

(二)荷载分析计算
（1）箱梁实体荷载：
a、纵桥向根据箱梁断面变化，按分段均布荷载考虑，
b、桥向按跨中与横梁（墩柱）处两个断面最不利处荷载计算：
跨中底板处荷载q
跨中
= 1.15（m）×0.5（m）×26（KN/m³）÷0.5（m）=29.9KN/㎡
横梁底板处荷载q
横梁
=1.15（m）×3.3（m）×26（KN/m³）÷3.3（m）=29.9KN/㎡（2）模板荷载q2：
a、内模（包括支撑架）：取q2－1=1.2KN/m2；
b、外模（包括侧模支撑架）：取q2－2=1.2KN/m2；
c、底模（包括背木）：取q2－3=0.8KN/ m2；
（3）施工荷载：
因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取q3=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。

（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：
=1.5(钢管)+0.85(分配梁)=2.35KN/m2。

按支架搭设高度≤10米计算：q
4
（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2 KN/m2。

（三）、碗扣立杆受力计算
（1）在跨中断面腹板位置，最大分布荷载：
q＝q跨中+q2-1+q2-3+q3+q4+q5
=29.9+1.2+0.8+2+2.35+2=38.25KN/m2
碗扣立杆分布90cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm，则
单根立杆受力为：N＝0.9×0.9×38.25=30.98KN<[N]=40 KN
（2）在横梁底板位置:
q=q横梁+q2-3+q3+q4+q5
=29.9+0.8+2+2.35+2=38.25KN/m2
碗扣立杆分布为60 cm×60cm,横杆层距(即立杆步距)60cm,则
单根立杆受力为：0.6×0.6×38.25=13.77 KN<[N]=40 KN
经以上计算，立杆均满足受力要求。

由于我部采用碗扣式满堂支架，经试验证明，碗扣式满堂支架是扣件式满堂支架稳定性的1.15倍（＜＜砼模板与支架技术＞＞)。

（四）、地基受力计算
根据现场考察，排架支搭在现况道路上，局部绿化地段经基础处理后地基承载力不会小于80kpa，依地勘报告显示地表无软弱下卧层。

各部位地基受力如下表：
箱梁部位荷载（KN）受力面积（m2) 地基受力(Kpa)
跨中腹板30.98 0.9*0.9 38.25
横梁底板13.77 0.6*0.6 38.25 （五）、支架立杆稳定性验算
碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：
公式：N≤[N]=ΦA[ó]
碗扣件采用外径48mm，壁厚3 .5mm，A＝489mm2,A3钢，I＝10.78*104mm4则，回转
半径λ=（I/A）1/2=1..58cm, 跨中底板与横梁底板位置步距h=60cm。

长细比λ＝L/λ=60/1.58=37.9<[λ]=150取λ＝38；
此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表
Φ＝0.893
[ó]=205MPa
横梁底板处：[N]=0.893×489×205=89518N=89.6KN
立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于跨中底板处，其N＝30.98KN（见前碗扣件受力验算）
由上可知：跨中底板处：30.98KN＝N≤[N]=89.6KN
跨中底板处：n=[N]/N＝89.6/30.98＝2.89＞2
结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。

（六）分配梁受力计算
15×15cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，]＝12Mpa，E＝9×103，15cm×15cm方木的截面特性：
即：[σ
w
W＝10×152/6＝375cm3
I=10×153/12=2812.54cm4
在腹板部位：10cm×15cm纵向分配梁验算：
腹板部位的砼荷载q=29.9KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为90cm.
a)、P计算：
10×10cm横向分配梁间距为30cm,其分配情况如上图：
p=q×l横×0.3＝29.9×0.9×0.3=8.07KN
b)强度计算：
因为p在跨中，数量n为3，n为奇数，l=900mm，
所以Mmax=（n2+1）npl/8
=（32+1）×8.07×0.9/（8×3）=3.03KN/m=3.03×106N/mm
σw=Mmax/w=3.03×106/375×103＝8.08MPa<[σw]=12MPa 满足要求
c)挠度计算：根据n=3,n为奇数，l=900mm
Wmax=（5×n4+2n2+1）pl/384n3EI
=（5×34+2×32+1）×8.07×103×9003/384×33×9×103×2812.5×104
＝0.95mm<f=900/500=1.8mm 满足要求。

（七）复合木模板及背带（10cm×10cm木方）受力计算
（1）荷载：按腹板部位荷载进行计算，
q1=29.9KN/m2=0.030N/mm2
（2）计算模式：复合木模板面板宽122cm,其肋（背木）间距为30cm，因此，面板按四跨连续梁进行计算。

(3)面板验算
面板规格: 2440mm×1220mm×12mm
a强度验算
复合木面板的静曲强度：[σ]
纵向≥70Mpa，[σ]
横向
≥50Mpa
∵跨度/板厚=300/12=25＜100 ∴属小挠度连续板。

查“荷载与结构静力计算表”得四跨连续梁弯距系数K m=－0.107
∴M max=K m qL2=0.107×0.030×(300)2=289N.mm
面板截面抵抗矩:
W=bh2/6=1×122/6=24mm3
σ=M/W=289/24=12.04N/mm2＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。

b刚度验算
≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa
竹胶面板的弹性模量：[E]
纵向
考虑竹胶面板的背带为10cm×10cm木方，面板的实际净跨径为200mm，故
ω=KωqL4/（100EI）=0.632×0.030×(200)4/(100×4×103×1×1003/12)
=0.9 mm＜[ω]=1.5mm，满足要求。

（4）背带10cm×10cm木方计算
a荷载：横梁处最大荷载进行计算，
q1=29.9KN/m2
计算模式：因分配梁为横桥向布置，跨径为90cm的连续梁，简化为90cm简支梁进行计算：
b强度验算
弯矩M和应力σ：
A－A断面：M＝qL2/8=9.0×0.92/8=0.91KN.m
σ=M/W=0.91×103/(0.1×0.12/6)
=5.5MPa<[σ]=12MPa 满足受力要求
c刚度验算
A－A断面：
ωmax=5qL4/(384EI )=5×9.0×103×0.94/[384×8.5×109×(0.1×0.13/12)] =1.1mm＜L/500=0.9/500=1.8mm 满足受力要求
d抗剪验算
[τ]=1.7Mpa
A－A断面：τ= qL/A=9.0×103×0.9/(0.10×0.1)=0.8Mpa ＜[τ]=1.7Mpa 满足受力要求。

以上数据均满足受力要求。