独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计

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1、独柱墩盖梁扣件式钢管施工支架设计王焕强（中国水利水电第七工程局六分局石忠路项目部）摘要：本文简要论述石忠高速公路工程B8合同段屯田坝大桥右幅4#独柱墩盖梁的扣件式钢管施工支架的设计计算过程。设计采用当前公路桥梁工程施工普遍使用的扣件与φ48×3.5钢管搭设模板支架，通过对其进行强度、刚度、稳定性验算，按照支架的承载力的概率极限状态设计要求，遵循对可能出现的最不利荷载组合情况进行设计、验算。通过叙述本设计的计算、验算、校核，阐述扣件式钢管支架在公路桥梁工程施工过程中的一些具体的应用。关键词：独柱墩盖梁扣件式钢管支架设计1支架设计计算屯田坝

2、独柱墩盖梁砼、钢筋工程量：C40：33.63m3；钢筋：2.313t）；墩柱高17.5m；结构及设计钢管支架布置尺寸详见：屯田坝独柱墩盖梁（右幅4#）施工支架设计图，计算盖梁自重：P1=32.03Kpa；本支架设计遵守《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2000）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（GJl30-2001）的要求，施工组织设计拟采用φ48×3.5满堂钢管支架，间距为60㎝×80㎝，步距为1.5m,盖梁的底模板采用组合钢模板，钢模板下采用10㎝×6㎝方木；模板体系荷载按规范规定：P2=0.75Kpa；砼施工倾倒荷

3、载按规范规定：P3=4.0Kpa；砼施工振捣荷载按规范规定：P4=2.0Kpa；施工机具人员荷载按规范规定：P5=2.5Kpa。1.1钢管支架强度计算强度的计算的最不利的荷载通常由：①模板、支架自重；②新浇筑砼、钢筋砼或其他圬工结构物的重力；③施工人员和施工材料，机具行走运输堆放的荷载；④振捣砼时产生的荷载；⑤其它可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。将上述荷载按不同的分项系数予以组合。当结构重力产生的效应与可变荷载产生的效应同号时，恒载分项系数为1.2，基本可变荷载为1.4。即：Sd(rgG;rqΣQ)=1.2SG+1.4SQ

4、’式中：SQ’：基本可变荷载产生的力学效应；SG：永久荷载中结构重力产生的效应；Sd：荷载效应函数；rg：永久荷载结构重力的安全系数；rq：基本可变荷载的安全系数；强度满足的条件为：Sd(rgG;rqΣQ)≤rbRd式中rb：结构工作条件系数；Rd：结构抗力系数；对于钢管支架为σ=N/An≤f式中N：轴心压力设计值（N）；An：钢管净截面积㎜2；f：钢管抗压强度设计值值得说明的是上式中用σ=N/An，而不用σ=N/An+M/W中隐含的一个条件，钢管支架的偏心力矩在计算中可以忽略不计。这是因为在下文的钢管支架的构造要求中限定偏心距e≤55

5、㎜；在满足此条件下，偏心力产生的弯曲应力不大。试验及理论计算表明，考虑与不考虑偏心力两者的临界荷载相差在5.6%以下时，为简化计算，偏心力矩以忽略。这就要求钢管支架搭设中钢管的接连除在支架顶端用搭接方式调整标高外，其它的接头采用对接方式。严格按照上述要求施工后钢管支架的偏心距e=53㎜,满足简化计算的要求。计算过程：P1=32.03Kpa；ΣG=(32.03+0.75)×0.6×0.8=15.73kNΣQ=(4.0+2.0+2.5)×0.6×0.8=4.08kN1.2SG+1.4 SQ’=1.2×15.73+1.4×4.08=24.59

6、kN已知钢管φ48×3.5：I=2.06×105㎜4A=489.303㎜2σ=N/An=24.59×1000/489.303=50.29(N/㎜2 )≤f=215(N/㎜2)强度符合要求。1.2刚度验算刚度的计算荷载通常由：①模板、支架和拱架自重；②新浇筑砼、钢筋砼重力；③其他可能产生的荷载如雪荷载、冬季保温措施产生的荷载等。按照不同的分项系数予以组合。应注意遵循v≤[v]（式中v模板的挠度，[v]模板允许的挠度），对结构表面外露的模板，[v]为模板构件计算跨度的1/400。荷载为均布荷载时v=5ql4/(384EI)，式中:q：荷载的

7、强度；l：模板构件的计算跨径；E：模板构件模板的弹性模量；I：模板构件的掼性矩。计算过程：E=1.0×104N/㎜2I=5.0×106㎜4q=(32.03+0.75)×1.2=39.34Kpa由于在60㎝×80㎝范围内，10㎝×6㎝木档并不是全部布满，中间留有空隙。在60㎝×80㎝内拟布置4档10㎝×6㎝方木，则：q1=39.34×60/6/4=98.35Kpa,则：V=5/384×98.35×0.84×104/(1.0×5.0×106)=0.21㎜≤800/400=2㎜刚度符合要求。1.3稳定性验算稳定性验算荷载选定计算部位同强度验算

8、荷载一样，当支架搭设采用相同步距时应计算底层立杆段；当支架搭设中采用不同的步距时，除计算底层立杆外，还必须对出现最大步距的立杆进行计算。钢管稳定性的计算采用细长中心受压直杆失稳的模式。钢管受力后，钢管存在着