钢管桩支架受力验算

新邕宁邕江特大桥18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书

18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书

一、计算依据

⑴《建筑施工碗扣钢管脚手架安全技术规范》 ⑵《钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程》 ⑶《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》（ ⑷《钢结构》上、下册 /中国工业出版社 ⑸《结构力学》/高等教育出版社 ⑹《材料力学》/高等教育出版社 二、工程概况

新邕宁邕江特大桥92+168+92米连续梁边跨现浇段对应节段为23#段，节段长7.9m，中心梁高9m，梁底宽为6.5m,梁顶板宽9m，顶板厚55㎝，腹板厚45㎝，底板厚50㎝，设计混凝土方量为165m3。 三、现浇钢管桩支架模板方案

钢管桩立柱基础采用C30混凝土条形基础，基础宽1-1.2m，高1m。钢管立柱下部通过焊接与预埋在基础上的80*80*2cm钢板相连，钢管桩立柱高23m，纵向间距2.25m，横向间距腹板下2.5-3.97m。横梁梁采用2I40工字钢，I40工字钢上横向铺设I32工字钢，间距0.6m。在I32工字上搭设碗扣支架支撑梁体底模，支架横纵向步距腹板下为0.6m，纵向步距0.6m，水平杆步距0.6m。支架顶托上横向铺15×15cm方木，在15×15cm方木上纵向铺10×10cm方木为加劲肋木，方木净距为20cm。

底模板采用18mm优质竹胶板，侧模采用18mm优质胶木板，加劲肋木为10×10cm方木，间距30cm，背楞采用2[10槽钢，背楞间距60cm，

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。 拉杆采用φ20精扎螺纹钢，间距80cm

通过设计文件该地段位于邕江岸边，为弱风化灰岩，承载力为400Kpa。清楚表层草皮及泥土到弱风化灰岩基础，按照钢管桩支架横向布置设置三道C30砼横梁，宽度1.2m，长度10m，高度1m。每道横梁在中部设置一道伸缩缝，按照钢管桩布置位置埋好预埋件。预埋前必须由测量班用全站仪对平面控制点位置进行精确放样。

支架模板具体布设尺寸见《支架模板布设示意图》。 四、受力检算 1、计算参数

竹胶木板：50MPa（横向） E=7.4×103Mpa 油松、新疆落叶松、云南松、马尾松：

[σ]=12MPa(顺纹抗压、抗弯) [τ]=1.3MPa E=9*103MPa 热轧普通型钢：[σ]=190MPa [τ]=110MPa E=2.06×105Mpa

I40b: A=96.2cm2，Ix=22800cm4，Wx=1140cm3。 I32b: A=76cm2，Ix=11600cm4，Wx=692cm3。

钢管柱Ф630*10：A=233cm2 , I=1.113*105cm4 , W=3.53*103cm3，

i=21.9cm。

2、荷载（取腹板处为计算对象，此处混凝土自重荷载最大）计算

钢筋混凝土自重荷载：q1=26KN/m3×6=156kN/m2 施工人员及机具荷载：q2=2.5kN/m2 泵送砼冲击荷载：q3=3.5kN/m2 振捣砼产生荷载：q4=2kN/m2

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3、底模竹胶板受力检算

荷载分项系数取1.2。

则作用在底模上的最大均布荷载为：

q=1.4*(q1+q2+q3+q4)= 1.2* (156+2.5+3.5+2)=196.8kN/㎡ （1）、强度验算

竹胶板厚1.8cm,竹胶板下垫10×10cm肋木，肋木间距20cm，则竹胶板净跨距为20cm。

按一跨简支进行验算，如下图所示：

q 20cm

荷载：q =128.156kN/m

截面抵抗矩：W=bh2/6=1*0.0182/6=0.000054m3 截面惯性矩：I= bh3/12=1*0.0183/12=4.86*10-7 m4 跨中弯矩：M=ql2/8=196.8*0.22/8=0.984 kN.m 故跨中最大应力：

σ= M/W=0.984/0.000054=18222kPa=18.22Mpa < [σ]=50Mpa 强度满足要求。 （2）、刚度验算

从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：

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f=0.677qL4/100EI=0.677*196.8*0.24 /(100*6.1*106*4.86*10-7) =0.584mm＜300/400=0.75mm 挠度满足要求。

4、底模10×10cm方木受力验算： （1）、强度验算

腹板下荷载最大，取腹板下的模板肋木进行验算。

竹胶板下采用10×10cm肋木，肋木间距20cm，肋木下垫15×15cm承重方木，15×15cm承重方木间距60 cm，故10×10cm肋木跨度为60cm，对其按两跨连续梁进行验算，如下图所示：

q

60cm 60cm

作用在肋木上的荷载为：q =196.8*0.2=39.36 kN/m 截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1*0.12/6=1.7*10-4m3 截面惯性矩：I= bh3/12=0.1*0.13/12=8.3*10-6 m4 最大弯矩：M=0.125ql2=0.125*39.36*0.32=0.44 kN.m 故最大弯曲应力：

σ= M/W=0.44/(1.7*10-4)=2588kPa=2.6Mpa < [σ]=12Mpa 最大剪力：V=0.625 ql=0.625*39.36*0.3=7.38 kN

τ=3V/2A=3*7.38/(2*0.01)=1107 kPa=1.1 Mpa < [τ]=1.3Mpa 强度满足要求。

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（2）、刚度验算

挠度：f=5 ql4/384EI=5*39.36*0.64/(384*9*106*8.3*10-6) = 0.08cm<[f]=L/400=60/400mm =0.15cm 挠度满足要求。

5、腹板下15×15cm方木验算

15×15cm方木主要承受来自10×10cm方木传来的集中力作用。计算宽度按支架横桥向布置间距@=0.6m，跨度按碗扣支架顺桥向布置间距L=0.6m。 （1）、强度验算

荷载:q1＝q×1.2＝39.36*1.2=47.232KN/m

弯矩M=（1/8）×q×L2＝（1/8）×47.232×0.62＝2.215 KN.m 截面抵抗矩：W=bh2/6=0.15*0.152/6=0.00056m3 截面惯性矩：I= bh3/12=0.15*0.153/12=0.000042 m4 故跨中最大应力：

σ= M/W=2.215/0.00056=3955kPa=3.955 Mpa < [σ]=12Mpa 满足要求。 （2）、刚度验算

最大挠度：f=5 ql4/384EI=5*47.232*0.64/(384*9*106*4.2*10-5) = 0.02cm<[f]=L/400=60/400mm =0.15cm 挠度满足要求。 6、2I32b工字钢受力验算

I32b工字钢间距0.6m，铺设在I40b工字钢纵梁上，为简便起见，将

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其上部荷载近似看成均布荷载分布。按三跨连续梁进行验算，荷载布置

如下图所示：

1.25m 0.45m g1 g3 5.6m g2 0.45m g1 g3 1.25m A 3m B 3m C 3m D

荷载：

腹板下为：g1=196.8*0.6=118.08kN/m

底板下为：g2=1.4*(26*0.5+2.5+3.5+2)*0.6=17.64kN/m 翼缘板下为：g3=1.4*(26*0.55+2.5+3.5+2)*0.6=18.672kN/m 经结构力学求解器计算：

最大弯矩在AB及CD跨中：Mmax=44.95kN.m

最大应力：σ= M/W=44.95*103/692=64.96Mpa< [σ]=190Mpa 强度满足要求。

最大剪力在中支点处：V=37.86kN

剪应力：τ=3v/(2*A)=3*37.86*10/(2*76)=7.42 Mpa< [τ]=110Mpa 满足要求。 7、2I40b工字钢受力验算

2I40b工字钢承受来自2I32b工字钢的集中力荷载，计算简图如下：

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16*0.6 m F A 9.6m B 集中力荷载F取2I32b工字钢验算中的最大支反力R=37.86kN。 经结构力学求解器计算可得： 最大弯矩：Mmax=392kN.m

最大应力：σ= M/W=392*103/（2*1140）=171.9Mpa< [σ]=190Mpa 强度满足要求。 最大剪力：V=365kN

剪应力：τ=3v/(2*A)=3*365*10/(2*96.2)=56.9 Mpa< [τ]=110Mpa 满足要求。

8、Ф630钢管桩立柱受力验算

Ф630*12钢管立柱按轴心受压杆件进行验算。

最大轴向压力N=365kN。 截面面积：A=233cm2 ， 回转半径：i=21.9 cm,000 强度检算：

N/A =365*10/233=15.66Mpa

< f=190Mpa 强度满足要求。

弯矩作用平面内稳定性检算：

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。 计算长度l0=μl=0.7*22.68=15.876m

长细比λ= l0/i=1587.6/21.9=72.5< [λ]=100 杆件刚度符合要求。

由λ=72.52查表可得稳定系数φx=0.813

故有 N/(φxA) = 365*10/(0.813*233)= 19.3 Mpa< f=190Mpa 符合要求。 9、地基承载力检算

Ф630钢管立柱支承在预埋在C30砼条形基础上的80*80*2 cm钢板上，条形基础宽1.2m，高1m。条形基础浇筑在弱风化灰岩上，地基承载力为400kPa以上。

C30砼条形基础所受钢板压应力

σ= P/A=365/(0.8*0.8)=570kPa=0.57 Mpa < [σ]=10Mpa 符合要求。

混凝土应力扩散按450计算，则地基土所受应力为： σ= P/A=365/(1.0*2.4)=152.1kPa < [σ]=400kPa 符合要求。

综上计算，该钢管桩支架模板受力满足要求。

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