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1、墩柱脚手架施工验算一、受力分析作用于脚手架上的荷载,可分为永久荷载(恒荷载)和可变荷载(活荷载)两类。1、脚手架的永久荷载,一般包括下列荷载:组成脚手架结构的杆系自重,包括:立杆、纵向横杆、横向横杆、剪刀撑等自重;配件重量,包括:脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件的自重;设计脚手架时,其荷载应根据脚手架实际架设情况进行计算。2、脚手架的可变荷载,包括下列荷载: 脚手架的施工荷载,脚手架作业层上的操作人员、器具及材料等的重量。风荷载。3、荷载取值脚手架结构杆系自重标准值名称型号规格(mm)市场重量(kg)设计重量(kg)立杆LG-120483.512007.417.05横杆HG-9
2、0483.59003.973.63横杆HG-120483.512005.124.78钢管483.53.84kg/m脚手架配件重量标准值。脚手板自重标准值统一按0.35kN/m2 取值。操作层的栏杆与挡脚板自重标准值按0.14kN/m2 取值。脚手架上满挂密目安全网自重标准值按0.01kN/m2 取值。施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载取1.0kN/m2。3、受力分析架体结构的主要传力途径为:操作平台上的各种竖向荷载横向水平杆纵向水平杆立杆垫木地基。从传力途径可以看出,结构杆件中立杆底段是受力最大,因此在计算过程中主要计主杆底段和地基。在脚手架的搭设计算中,主要的是通过荷载的分布情况及大小,验
3、算立杆的刚度和稳定性是否满足要求。另外,脚手架构造、脚手架加强加固必须满足施工要求和安全技术规范要求。跨铁路桥墩墩身高度最高的为Z27一号墩柱,墩身高25.20米,对其进行支架验算,(验算过程中未做特殊说明的,均需参见建筑施工碗口式脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)一、 脚手板验算 均布荷载q1为:(脚手板自重0.35kN/m2*1.2+1.4*施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载1.0 KN/M2)=1.82 kN/m2 脚手板最大弯矩为:Mmax=ql2/8=1.82*1.22/8=0.328kN.m脚手板截面的抵抗矩为:W=bh2/6=450*502/6=1.875*105mm
4、(脚手板采用厚度为5cm、长度为450cm的松木板)脚手板最大应力为:= Mmax/ W=1.749*10-3Mpa查路桥施工计算手册知采用松木脚手板时能承受的应力为=8 Mpa故采用厚度为5cm、长度为450cm的松木脚手板满足施工要求二、钢管横杆计算脚手板的应力值为:RB =0.5*1.82*1.2=1.092 kN均布荷载q1为:(钢管自重0.0384KN/m*1.2+脚手板的应力 1.092 kN)=1.128kN/m 横杆最大弯矩为:Mmax=ql2/8=1.128*1.22/8=0.203kN.m横杆抵抗矩为:W=bh2/6=5.08cm3(横杆采用483.5钢管)横杆最大应力为:
5、= Mmax/ W=0.04Mpa查路桥施工计算手册知钢管承受的应力值为=215 Mpa故横杆采用483.5钢管满足施工要求三、扣件抗滑承载力计算 Pc=1.2*(钢管自重+脚手板自重)+1.4*施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载/2*2=(1.2(0.0384*1.2*4+0.35*1.2*1.2)+1.4*(1.0*1.2*1.2) /2*2=2.842PcFb=12.8 kN (Fb为扣件摩擦力设计值,取12.8 kN)故横杆扣件满足施工要求四、立杆计算1、组合风荷载时单肢立杆承载力计算:1)风荷载对立杆产生弯矩按下式计算:MW =1.4*a*l02 *Wk/10=1.40.91.22
6、0.8/10=0.145KNm 式中:Mw单肢立杆弯矩(KNm);a立杆纵矩(m);Wk风荷载标准值,取0.8kN/m2,参见路桥施工计算手册;l0立杆计算长度(m)。单肢立杆轴向力按下式计算:Nw=1.2*( NG1+ NG2)+0.9*1.4*NQ1)=1.2*(108.69+52.65)0.9*1.4*7.02/40=5.06kN2)立杆压弯强度按下式计算:NW/(A)+0.9*MW/(W(1-0.8* Nw/ NE)=5060/(0.391489)+0.9*1*145/1.15*5.08*(1-0.8*5.06/171.34)=26.46+22.89=49.35N/ mm2f=205
7、N/ mm2 式中:有效弯矩系数,采用1.0;截面塑性发展系数,钢管截面为1.15;W立杆截面模量5.08 cm3;NE欧拉临界力,NE=3.142EA/2=171.34 kN (E为材料弹性模量2.05*105 N/ mm2,为长细比= l0/i =130.9)。根据以上计算结果,支架立杆受压应力和稳定性指标都小于容许值,可满足施工要求。五、立杆的稳定性计算: 静荷载标准值包括以下内容:(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m); 0.265 NG1 =0.26525.2=6.67kN(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);采用木脚手板,标准值为0.35 NG2 = 0.35461.1=
8、9.24kN(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);采用栏杆、木脚手板挡板,标准值为0.14 NG3 = 0.140.92=0.252kN(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.01 NG4 = 0.011.2025.2= 0.30kN经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 13.54kN。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到,活荷载标准值 NQ = 60.90.9/2=2.43kN 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式N = 1.2NG + 0.851.4NQ=23.15kN
9、 考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 其中 N 立杆的轴心压力设计值,N=23.15kN; 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.391; i 计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm; l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定,l0=2.08m; k 计算长度附加系数,取1.155; u 计算长度系数,由脚手架的高度确定;u = 1.5 A 立杆净截面面积,A=4.89cm2; W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3; 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW = 0.145kN.m; 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2);经计算得到= 14
10、9.3 f 钢管立杆抗压强度设计值,f = 205.00N/mm2; 考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 f,满足要求! 六、最大搭设高度的计算 组合风荷载时,脚手架搭设高度按照下式计算:构配件自重标准值产生的轴向力(KN),取0.5:活荷载标准值(KN),取2.43:计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩(KNm),取0.104:每米立杆承受的结构自重标准值(KN/m),取0.265 经计算得到,按照稳定性计算的搭设高度 Hs = 64米。搭设高度26.4m,小于稳定性计算搭设高度。 七、立杆的地基承载力计算立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求p fg其中 p 立杆基础底面的平均压力 (N/mm2),p = N/A;p = 0.02N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN);N = 5.09A 基础底面面积 (m2);A = 0.25fg 地基承载力设计值 (N/mm2);fg = 0.08地基承载力设计值应按下式计算fg = kc fgk其中 kc 脚手架地基承载力调整系数;kc = 0.4fgk 地基承载力标准值(N/mm );基础夯实后承载力达200kPa以上,fgk = 0.2经计算,地基承载力满足要求