箱涵碗扣式脚手架满堂支架设计计算

K1603+943.5通道涵碗扣式脚手架满堂支架设计计算

1 工程概况

1.1 总概况

平兴高速公路平远互通立交K1603+943.5通道涵位于平远立交主线与E匝道交叉处，场地地形较起伏，通道所在处为E匝道高填方路段。通道下穿主线，设计起点EK1+131.2，设计终点EK1+172.6，全长41.4m，结构为封闭矩形双孔框架结构，施工方案中确定对于通道结构顶板考虑采用碗扣式脚手架搭设满堂作为支架体系。

1.2 K1603+943.5通道涵右半幅顶板

考虑到施工缝的设置，现仅以通道涵右半幅顶板为例，顶板长度为30.43m，宽度为20.7m，斜交角度为70.6〫,高度为1m，共有C40砼594.1m3，钢筋重量130.6t。

2 支架初步设计

2.1 立杆及横杆的初步设计

根据经验及初略计算，来选定立杆间距。由于钢筋混凝土配筋率>2%，所以钢筋混凝土自重取26KN/m3，由顶板高度为1m，则顶板重Q1=26KN/m2，单根立杆允许承载力保守取

[N]=40KN。

每平方米需要立杆根数：1.2Q1/[N]=0.78；取安全系数1.3，则为1.014。

所以选定立杆纵横向间距为：0.6×0.6=0.36m2＜1/1.014=0.99 m2，满足要求。

由于通道涵结构顶板结构高仅为1m，立杆间距一般取1.2m。

2.2 底模、纵横梁的初步确定

底模采用竹胶板，选用2.0cm厚的高强度竹胶板。纵横梁均采用方木，宽度均为0.1m，高度均为0.1m，方木允许受弯强度为[σ]=12MPa，其中横梁间距选择0.3m，纵梁间距选择0.6m。

2.3 碗扣式满堂支架搭设布置图

3 支架检算

碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程：通道结构顶板钢筋混凝土和内模系统的自重及施工临时荷(活载)通过底模传递到横梁上，横梁以集中荷载再传递给纵梁，纵梁以支座反力传递到每根立杆，立杆通过底托及方木传递至钢筋混凝土通道结构底板。下面以这种力的传递方式依次对支架的底模、横梁、纵梁、立杆、通道结构底板载力进行检算。

3.1 荷载计算

3.1.1 竖向荷载计算

①本通道涵结构顶板钢筋混凝土配筋率>2%，所以钢筋混凝土自重取26KN/m3，以通道涵右幅顶板为例，结构顶板混凝土体积为594.1m3，按照最不利工况，将涵洞墙身顶部分的顶板混凝土重量也折算到地板上，混凝土的自重如下计算：

F1=V×γ÷V’=594.1×26÷（594.1-55.9）=28.7 KN/m3式中：V为整右幅结构顶板混凝土体积；

γ为钢筋混凝土的容重，取26KN/m3；

V’为除去涵洞墙身顶部分顶板的混凝土体积。

通道涵顶板结构混凝土高度取h1=1m，故混凝土自重为：

F1a=F1×h1=28.7kPa

②竹胶板厚度为2.0cm,容重取γ=7.5KN/m3，则模板自重为

F2=0.02×1×1×7.5=0.15kPa

③纵横梁方木荷载：

横梁方木：g1=0.1m×0.1m×γ÷0.3m=0.25kPa

纵梁方木：g2=0.1m×0.1m×γ÷0.6m=0.125kPa

式中：γ——按橡木、落叶松质木材取7.5KN/m3

④内模及支撑荷载，取3kPa：F3=3kPa

⑤临时荷载

施工人员及机具：G1=2.5kPa

振捣荷载：G2=2.0 kPa

则临时荷载为：G=4.5kPa

3.1.2 水平荷载计算

①混凝土振捣时对侧模的荷载取：4kPa

②新浇混凝土对侧模的最大侧压力：

kPa h P 261261=⨯==γ

kPa h k P c 76.3205.1262.12=⨯⨯==γ

式中：k ---外加剂影响修正系数，取1.2

v ----混凝土浇注速度，取0.5h m /

h ---有效压头高度，m T v h 05.115/5.09.2422.0/9.2422.0=⨯+=+=

T ---混凝土入模温度，取15C ︒

则有：kPa P 76.36max =

一般应计算风载，但是由于浇筑涵洞结构顶板时，有结构墙身的遮挡作用，故可以不考虑风载。

3.2 底模验算

A 、竹胶板板的力学性能（取10cm 宽度模板进行计算）

①弹性模量

E=9×103MPa

②截面惯性矩

I=bh 3/12=0.1×0.023/12=6.67×10-8m 4

③截面抵抗矩

W= bh 2/6=0.1×0.022/6=6.67×10-6m 3

B 、模板受力计算

底模下的横梁间距30cm，可以把底模简化为三跨连续梁进行计算。强度检算荷载组合为：①+②+④+⑤；刚度检算荷载组合为：①+②+④

①模强度检算

q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2+G×1.4=44.56 kPa

q=q’×0.1m=44.56×0.1=4.46kN/m

Mmax=1/10×ql2=0.04014 kN·m

σ=Mmax/W=6.02MPa≤［σW］=12MPa ，满足要求。

本支架各部件（除去立杆）均为受弯构件，仅需要检算弯矩，下同不再赘述。

②模刚度验算

q’=F1a×1.2+F2×1.2+F3×1.2=38.256 kPa

q=q’×0.1m=38.17×0.1=3.8256kN/m

f=0.677×ql4/100EI=0.35mm≤［f］=0.3/400=0.75mm ，满足要求。

3.3 横梁检算

A.横梁力学性能

①弹性模量

E=10×103Mpa

②截面惯性矩

I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

③截面抵抗矩

W= bh2/6=0.1×0.12/6=0.167×10-3m3

B、横梁受力计算

横梁间距0.3cm，可以把横梁简化为三跨连续梁进行计算。强度检算荷载组合为：①+②+③+④+⑤；刚度检算荷载组合为：①+②+③+④