墩柱脚手架施工荷载计算书

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：

①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；

②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：

① 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。

②风荷载。

3、荷载取值

①脚手架结构杆系自重标准值

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

（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：б= 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[б]=8 Mpa

б<[б]

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ф48×3.5钢管）

横杆最大应力为：б= Mmax/ W=0.04Mpa

查《路桥施工计算手册》知钢管承受的应力值为[б]=215 Mpa

б<[б]

故横杆采用φ48×3.5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=2.842

Pc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

=1.4×0.9×1.22×0.8/10=0.145KN·m 

式中：Mw——单肢立杆弯矩（KN·m）；

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=5.06kN

2）立杆压弯强度按下式计算：

NW/(φA)+0.9*β*MW/（γW（1-0.8* Nw/ NE））

=5060/（0.391×4）+0.9*1*145/﹝1.15*5.08*（1-0.8*5.06/171.34）﹞

=26.46+22.

=49.35N/ mm2≤[f]=205 N/ mm2 

式中：β——有效弯矩系数，采用1.0；

γ——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/λ2=171.34 kN         

（E为材料弹性模量2.05*105 N/ mm2，λ为长细比λ= 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 =0.265×25.2=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 = 0.35×4×6×1.1=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 = 0.14×0.9×2=0.252kN

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.01

            NG4 = 0.01×1.20×25.2= 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 = 6×0.9×0.9/2=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 + 0.85×1.4NQ=23.15kN

        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；

   φ—— 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.cm2； 

   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；

 σ—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到σ= 149.3

  [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 σ< [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（KN·m），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 = 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 = 0.02

N —— 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 5.09

A —— 基础底面面积 (m2)；A = 0.25

fg —— 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 = 0.4

fgk —— 地基承载力标准值（N/mm ²）；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