满堂式碗扣支架支架设计计算

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（厚50cm宕渣、10cm级配碎石面层）、Φ48×3mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、10cm×15cm底垫木、10cm×15cm或10cm×10cm木方做横向分配梁、10cm×10cm木方纵向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。10cm×15cm木方分配梁沿横桥向布置，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竹胶模板，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、翼缘板模板为整体定型钢模板。（主线桥30m跨等高连续梁一孔满堂支架结构示意图见附图XL-1、2、3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:3*60cm+30*90cm+2*60cm,共计36排。横桥向立杆间距为：120cm+3*90cm+3*60cm+6*90cm+3*60cm+3*90cm+120cm，即腹板区为60cm，两侧翼缘板（外侧）为120cm，其余为90cm，共21排；支架立杆步距为120cm，在横梁和腹板部位的支架立杆步距加密为60cm，支架在桥纵向每360cm间距设置剪刀撑；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10cm×15cm木垫板上。以确保地基均衡受力。

二、

支架计算与基础验算

资料

(一)

（1）WJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管；（2）立杆、横杆承载性能：

立杆横杆允许均布荷载（KN）12步距（m）允许载荷（KN）横杆长度（m）0.00.9允许集中荷载（KN））4.51.21.82.43025201.21.51.83.52.52.074.53.0（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，其布置情况如下：

q2=467.03KN/mBBq2=467.03KN/mq2=248.58KN/m纵桥向荷载分布图

b、桥向各断面荷载分布如下：

跨中截面(B-B)备注：本图单位以中支点截面(A1-A1)计。 边支点(A2-A2)备注：本图单位以计。31-11-91-10横桥向荷载分布图

（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：

按支架搭设高度≤10米计算：q4=1.5(钢管)+0.85(分配梁)=2.35KN/m2。（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2KN/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＝q1-6+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=41.3+1.2+0.8+2+2.35+2=49.65KN/m2碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.9×49.65=26.8KN<[N]=40KN（2）在跨中断面底板位置，最大分布荷载q=q1-3+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=19.7+1.2+0.8+2+2.35+2=28.05KN/m2

碗扣立杆分布90cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，则单根立杆受力为：N＝0.9×0.9×28.05=22.7KN<[N]=30KN(3)跨中翼缘板位置立杆计算：q=q1-1+q2-2+q3+q4+q5

=9.12+1.2+2+2.35+2=16.67KN/m2

碗扣立杆分布为外侧90cm×120cm，其它为90cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，单根立杆最大受力为：

N＝0.9×（1.2/2+0.9/2）×16.67=15.8KN<[N]=30KN(4)边支点翼缘板位置立杆计算：q=q1-10+q2-2+q3+q4+q5

=20.3+1.2+2+2.35+2=27.85KN/m2

碗扣立杆分布为外侧60cm×120cm，其它为60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)120cm，由单根立杆最大受力为：N＝0.6×（1.2/2+0.9/2）×27.85=17.6KN<[N]=30KN(5)在横梁底板位置:q=q1-8+q2-3+q3+q4+q5

=47.2+0.8+2+2.35+2=54.35KN/m2

碗扣立杆分布为0.6cm×0.9cm,横杆层距(即立杆步距)60cm,则单根立杆受力为：0.6×0.9×54.35=29.4KN/m2<[N]=40KN

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

由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为压粘土、亚砂土、砂土，地基的承载力最小为80kpa，无软弱下卧层。各部位地基受力如下表：箱梁部位

跨中腹板跨中底板跨中翼缘板边支点翼缘板边支点底板

荷载（KN）26.822.715.817.629.4

受力面积（m)0.6*0.90.9*0.9

0.9*(1.2/2+0.9/2)0.6*(1.2/2+0.9/2)

0.6*0.9

2

地基受力(Kpa)

49.6328.11511.154.5

（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＝4mm2,A3钢，I＝10.78*104mm4则，回转半径λ=（I/A）1/2=1..58cm,跨中底板位置：h=120cm，横梁底板位置步距h=60cm。跨中底板细比λ＝L/λ=120/1.58=75.9<[λ]=150取λ＝76；横梁底板细比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＝0.744（跨中底板处），Φ＝0.3（横梁底板处）[ó]=205MPa

跨中底板处：[N]=0.744×4×205=74582.28N=74.6KN

横梁底板处：[N]=0.3×4×205=518N=.6KN

支架立杆步距120cm中受最大荷载的立杆位于跨中底板处，其N＝22.7KN；立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于横梁底板处，其N＝29.4KN（见前碗扣件受力验算）由上可知：跨中底板处：26.8KN＝N≤[N]=74.6KN横梁底板处：29.4KN＝N≤[N]=.6KN跨中底板处：n＝n=[N]/N＝74.6/22.7＝3.3＞2跨中底板处：n＝n=[N]/N＝.6/29.4＝3.1＞2结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。

（六）地基沉降量估算

（1）假设条件：E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。（2）按照弹性理论方法计算沉降量：

pb(12)S=E0S——地基土最终沉降量；

p——基础顶面的平均压力；按最大取值P＝55Kpab——矩形基础的宽度；0.6m

μ、E0——分布为土的泊松比和变形模量；μ=0.2ω——沉降影响系数，取1.12E0=[1-2μ2/(1-μ)]EsEs=10.05MpaE0=9.045

最终沉降量S＝55×10-3×0.6×1.12×(1-0.22)/9.045

=4mm

（七）分配梁受力计算

（1）10cm×15cm木方

10×15cm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，即：[σw]＝12Mpa，E＝9×103，10cm×15cm方木的截面特性：W＝10×152/6＝375cm3I=10×153/12=2812.54cm4a.在腹板部位：10cm×15cm纵向分配梁验算：

腹板部位的砼荷载q=41.3KN/m2,立杆纵向间距为90cm，横向间距为60cm.

××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＝41.3×0.6×0.3=7.44KN

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）×7.44×0.9/（8×3）=2.79KN/m=2.79×106N/mmσw=Mmax/w=2.79×106/375×103＝7.44MPa<[σw]=12MPa

c)挠度计算：根据n=3,n为奇数，l=900mmWmax=（5×n4+2n2+1）pl/384n3EI

=（5×34+2×32+1）×7.44×103×9003/384×33×9×103×2812.5×104＝0.87mm满足要求。

满足要求

b、在横梁部位：10cm×15cm纵向分配梁验算：

横梁部位的砼荷载q=47.2KN/m2,立杆纵向间距为60cm，横向间距为90cm.

a）.P计算：

10×10cm横向分配梁间距为30cm，其分布情况如下图：

××p=q×l纵×0.3＝47.2×0.9×0.3=12.75KNb)强度计算：

因为p在跨中，数量n为2，n为偶数，l=600mm，所以Mmax=npl/8

=2×12.75×0.6/8=1.91KN/m=1.91×106N/mmσw=Mmax/w=1.91×106/375×103＝5.1MPa<[σw]=12MPac)挠度计算：根据n=2,n为偶数，l=600mmWmax=(5n2+2)pl/384nEI

=(5×22+2)×12.75×103×6003/384×2×9×103×2812.5×104＝0.31mm满足要求。

满足要求

(2)10×10cm木方分配梁受力计算

10×10cm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，即：[σw]＝12MPa，E＝9×103。10cm×10cm方木的截面特性：W＝10×102/6＝167cm3I=10×103/12=833.34cm4在底板部位：10cm×10cm纵向分配梁验算：

底板部位的砼荷载q=19.7KN/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，其分布情况如上图：p=q×l横×0.3＝19.7×0.9×0.3=5.32KN

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）×5.32×0.9/（8×3）=2KN/m=2×106N/mmσw=Mmax/w=2×106/375×103＝5.4MPa<[σw]=12MPa

c)挠度计算：根据n=3,n为奇数，l=900mmWmax=（5×n4+2n2+1）pl/384n3EI

=（5×34+2×32+1）×5.4×103×9003/384×33×9×103×833.34×104＝0..98mm满足要求。

满足要求

(八）竹胶模板及背带（10cm×10cm木方）受力计算

（1）荷载：按腹板部位荷载进行计算，

q1=41.3KN/m2（2）计算模式：竹胶模板面板宽122cm,其肋（背木）间距为30cm，因此，面板按四跨

连续梁进行计算。

面板计算示意图(3)面板验算

面板规格:2440mm×1220mm×12mma强度验算

竹胶面板的静曲强度：[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Km=－0.107∴Mmax=KmqL2=0.107×0.041×(300)2=395N.mm面板截面抵抗矩:

W=bh2/6=1×122/6=24mm3σ=M/W=395/24=16.5N/mm2＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。b刚度验算

竹胶面板的弹性模量：[E]纵向≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa

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）=0.632×0.041×(200)4/(100×4×103×1×1003/12)=1.3mm＜[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=47.2KN/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=14.1×0.92/8=1.43KN.m

σ=M/W=1.43×103/(0.1×0.12/6)=8.5MPa<[σ]=12MPa

满足受力要求

c刚度验算A－A断面：

ωmax=5qL4/(384EI)=5×14.1×103×0.94/[384×8.5×109×(0.1×0.13/12)]

=1.7mm＜L/500=0.9/500=1.8mmd抗剪验算[τ]=1.7Mpa

A－A断面：τ=qL/A=14.1×103×0.9/(0.10×0.1)=1.3Mpa＜[τ]=1.7Mpa

满足受力要求。

以上数据均满足受力要求，但刚度与允许值接近，为了减少模板变形，在腹板和横梁位置方10×10cm横向分配梁加密到20~25cm。

满足受力要求