某特大桥墩台内外脚手架设计计算书

新建铁路张家口至集宁一次复线 DK74+689后河5号特大桥

墩台内外脚手架设计计算书

计 算：

审 核：

张集铁路总承包中铁四局工程指挥部

二00七年六月

说 明

1、实心墩施工采用外脚手架，空心墩施工采用外挂架、内脚手架。

2、计算荷载采用2 KN/m2,安全系数K=1.3。

3、钢管采用A3φ48×3.0mm新管，考虑临时结构，其轴向应力、弯曲应力，可比规定提高25%。

4、横杆计算恒载应按均布荷载考虑，因值较小，并入集中荷载考虑。

5、实心墩外支架立杆底地基设计允许应力[δ]=180 KPa,若不能满足时，需做处理。

6、本桥施工风季风力较大，沿墩高每10～20m设置一道扶壁,将横杆和模板外架相连。

计 算 书

一、工程项目：张集铁路后河5号特大桥墩台内外脚手架。 二、施工设计：见下图。

实心墩支架图斜撑×120立杆横杆正面

顶帽边线基顶墩身边线水平连接杆100平面空心墩内支架图斜杆立杆横杆30正面

基顶墩身内边线墩顶墩身内边线平面图说明：

1、本图尺寸均以厘米计。

2、实心墩采用外脚手架，空心墩采用内脚手架。

3、支架只做工作平台和临时堆放小型材料用，设计荷载2.0KN/㎡，施工过程中应严格控制。

4、施工注意事项：

1）立杆采用对接，水平杆可采用搭接。 2）立杆竖直，横杆水平，扣件要紧固。

3）施工时若图尺寸与实际不符，必须要调整，但立杆间距不得大于100㎝，横杆步距不得大于120㎝。

4）风季施工为确保支架安全，沿墩高10～15m设置一道扶壁，将横杆和模板外架相连。

5）支架搭设质量应符合国家有关施工技术标准。 6）工作平台外侧应设置栏杆和安全防护网。 7）上下人应设置马道，两侧设置栏杆。

三、计算内容：

1.顶部横杆的强度、挠度。 2.立杆受力。 3.扣件抗滑。 4.地基应力。 四、计算荷载

1、步行板重量：G1=0.4KN/m2 2、钢管每延米重量： G2=0.04KN/m

3、施工荷载：G3=2.0KN/m2 五、采用数据

1、钢管：A3φ48×3.0mm 1)弯曲应力：[δw]=145*1.25=181 MPa 2)轴向应力：[δ]= 140*1.25=175 MPa 3)扣件抗滑： [N]=8.5MPa 4)惯性矩：[I]=10.78 cm4 5)截面模量：[W]=4.40cm3 6)弹性模量：[Ε]=2.1×105 MPa 2、步行板：木板 木板δ-50 mm 1)弯曲应力：[δw]=11 MPa 2)弹性模量：[Ε]=9×103 MPa 2、挠度 [?]=1/400 六、结构计算

墩台内外脚手架选最不利情况下计算 1、采用计算荷载

P=(2.0×0.04＋0.4)×1.3=3.17KN 计算取P=3.2 KN

2、 顶部横杆: A3φ48×3.0mm 1)计算图

2)强度

Mmax=3.2×1/4=0.8KN／m

δw=0.8×106/4.4×103=181 MPa =[181 MPa] 3)挠度

?=2.08×3.2×10003/100×2.1×105×10.78×104=0.1mm <[1000/400=2.5mm]

3、步行板 木板δ-50 mm B=200㎜ 1)计算图 2)强度

Mmax=3.2×1.0/4=0.8 KN／m

δw=0.8×106/83.3×103=9.6 MPa < [11 MPa] [W]=20×52/6=83.3cm3

3)挠度

?=2.08×3.2×10003/100×9×103×208.3×104 =0.1mm < [1000/400=2.5mm] I=20×53 /12=208.3 cm4 4、扣件抗滑 1)计算图

图3

2)抗滑

N=3.2×0.7=2.2 KN <[8.8 KN] 5、立杆：A3φ48×3.0mm i=1/4√4.82 +4.22=1.59 cm λ=1200/15.9=75 φ=0.682 P=424×175×0.682/1000=50.6KN (考虑安全系数P容=30 KN) N=2.2 KN

6、地基应力 按H=30m计算

P=[（30/1.2+1）×1.5+30] ×1.1×0.033×1.3+2.2=5.5 KN 地基容许应力[δ]=180kpa

钢管底部需设20㎝×20㎝硬木垫块 [δ]=14000 kpa 实际基底应力 5.5× 10000/20×20=138 kpa < [180 kpa] 木垫块应力 5.5× 10000/4.24=12970 kpa < [14000 kpa] 7、结论

脚手架只做工作平台和临时堆放小型材料，重量不超过设计荷载，结论安全。

新建铁路张家口至集宁一次复线 DK74+689后河5号特大桥

外脚手架风力计算书

计 算：

审 核：

张集铁路总承包中铁四局工程指挥部

二00七年六月

说 明

1、后河5号特大桥位于多风区，实心墩施工必须对支架搭设安全进行估算。

2、经计算，支架不能满足安全施工要求，设缆绳，难度较大，经比较采用扶壁方案。

3、扶壁采用?48×3mm钢管，支架高30m,设两排。第一排距基础顶14m，横桥向每侧3根，纵桥向每侧6根;第二排距基础顶28m，横桥向每侧3根，纵桥向每侧6根。

4、钢管扶壁与实心墩模板外侧连接。

5、风力估算，风速按10m/s。若与实际不符，施工时按实际重新计算，调整扶壁数量。

支架风力估算

一、 计算条件 1、支架高度H=30m。

2、计算风速 10m/s (36 Km/h) 3、计算参数见后。 二、 计算风压

Wo=1×0.8×1.13×1.2×(1/1.6)×102=67.8 Pa Wo=67.8×107/108=6.8 KN/m2 三、 支架自重

Q=[(15×4＋5×4)×30＋(14×4＋8×4)×(30/1.2＋1)＋(11×2＋5×2)×1.2×(30/1.2＋1)]×0.033×1.3=244 KN

四、 横向风力估算 1、迎风面积

F=[9×30＋8×(30/1.2＋1)]×1.2×0.048=27.5 m2 2、风力

P=27.5×6.8=187 KN 3、安全系数

1）M稳=244×7＋8.5×3×3×14＋8.5×3×3×24 =4921 KN?m

2）M倾=187×15=2805 KN?m 3）安全系数

K=4921/2805=1.75 > 1.3

五、 纵向风力估算 1、迎风面积

F=[15×30＋14×(30/1.2＋1)]×1.2×0.048=46.9 m2 2、风力

P=46.9×6.8=319 KN 3、安全系数

1）M稳=244×4＋8.5×3×6×14＋8.5×3×6×28 =7402 KN?m

2）M倾=319×15=4785 KN?m 3）安全系数

K=7402/4785=1.55 > 1.3 六、 扶壁钢管应力 ?48×3mm 1、轴向力

L=800mm i=15.9mm λ=800/15.9=50 ?=0.828

P=( 482－422)×3.1416×170×0.828/4×1000 =60 KN 2、扣件抗滑 每一根杆 P=8.5×3=25.5 KN 选 P=25.5 KN计算 七、 加固方案

1、立面， 高30m设两排，距基础顶14m一排；距基础顶28m一排。

2、平面，见下图

×扶壁扶壁层平面图

支架风载估算说明

×1、横向风力 （横桥方向）

1）横向风力为横向风压乘以迎风面积。横向风压按下式计算。 W=K1*K2*K3*K4*W0 (Pa)

式中：W0——基本风压值 Pa，当有可靠风速记录时，按W0=（1/1.6）V2计算，若无风速记录时，可参照《全国基本风压分布图》，并通过实地调查核实后采用；V为设计风速，m/s，按平坦空旷地面离地面20m高，频率1/100的10min平均最大风速确定；

K1——设计风速频率验算系数，对于特大桥及在高速公路，一、二级公路上的大、中桥采用1.0；其他采用0.85；

K2——风载体型系数，圆形截面K2=0.8；

K3——风压高度变化系数 K3=1.13 (离地面高度H=30m) K4——地形、地理条件系数峡谷口、山口 K4=1.2 2）设计支架时，风力在上部构造的着力点假定在迎风面积的形心上。

3）桥梁上部模板有可能被风力掀离支架时，应计算两者锚固的反力。

4）迎风面积的计算，可按模板的外廓线面积乘下列拆减系数；两片（三片以上）钢桁架或拱架为0.4（0.5），实体模板为1.0。

2、支架上的顺桥方向风力，可按横向风压的70%乘其迎风面积计算；拱架、桁架上部结构风力可按横向风压的40%乘其迎风面积计算。

3、当支架高度H<6m或风力较弱时，可不计风载。

4、风载作用下的安全系数 K0= M稳/ M倾 ≥ 1.3

式中M稳—支架自重相对于转轴的弯矩； M倾—风荷作用下的弯矩。

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