墩柱腳手架施工驗算
一、受力分析
作用於腳手架上的荷載，可分為永久荷載（恆荷載）和可變荷載（活荷載）兩類。
1、腳手架的永久荷載，一般包括下列荷載：
①組成腳手架結構的杆系自重，包括：立桿、縱向橫桿、橫向橫桿、剪刀撐等自重；
②配件重量，包括：腳手板、欄杆、擋腳板、安全網等防護設施及附加構件的自重；
設計腳手架時，其荷載應根據腳手架實際架設情況進行計算。
2、腳手架的可變荷載，包括下列荷載：
① 腳手架的施工荷載，腳手架作業層上的操作人員、器具及材料等的重量。
②風荷載。
3、荷載取值
①腳手架結構杆系自重標準值
②腳手架配件重量標準值。
腳手板自重標準值統一按0.35kn/m2 取值。
操作層的欄杆與擋腳板自重標準值按0.14kn/m2 取值。
腳手架上滿掛密目安全網自重標準值按0.01kn/m2 取值。
施工人員及裝置荷載標準值按均布活荷載取1.0kn/m2。
3、受力分析
架體結構的主要傳力途徑為：操作平台上的各種豎向荷載—橫向—水平杆—縱向水平杆—立桿—墊木—地基。從傳力途徑可以看出，結構桿件中立桿底段是受力最大，因此在計算過程中主要計主杆底段和地基。
在腳手架的搭設計算中，主要的是通過荷載的分布情況及大小，驗算立桿的剛度和穩定性是否滿足要求。另外，腳手架構造、腳手架加強加固必須滿足施工要求和安全技術規範要求。
跨鐵路橋墩墩身高度最高的為z27一號墩柱，墩身高25.20公尺，對其進行支架驗算，（驗算過程中未做特殊說明的，均需參見《建築施工碗口式腳手架安全技術規範》（jgj166-2008））
一、 腳手板驗算
均布荷載q1為：（腳手板自重0.35kn/m2*1.2+1.4*施工人員及裝置荷載標準值按均布活荷載1.0 kn/m2）=1.82 kn/m2
腳手板最大彎矩為：mmax=ql2/8=1.82*1.22/8=
腳手板截面的抵抗矩為：w=bh2/6=450*502/6=1.875*105mm
（腳手板採用厚度為5cm、長度為450cm的松木板）
腳手板最大應力為：б= mmax/ w=1.749*10-3mpa
查《路橋施工計算手冊》知採用松木腳手板時能承受的應力為[б]=8 mpa
б<[б]
故採用厚度為5cm、長度為450cm的松木腳手板滿足施工要求
二、鋼管橫桿計算
腳手板的應力值為：rb =0.5*1.82*1.2=1.092 kn
均布荷載q1為：（鋼管自重0.0384kn/m*1.2+腳手板的應力 1.092 kn）=1.128kn/m
橫桿最大彎矩為：mmax=ql2/8=1.128*1.22/8=
橫桿抵抗矩為：w=bh2/6=5.08cm3（橫桿採用ф48×3.5鋼管）
橫桿最大應力為：б= mmax/ w=0.04mpa
查《路橋施工計算手冊》知鋼管承受的應力值為[б]=215 mpa
б<[б]
故橫桿採用φ48×3.5鋼管滿足施工要求
三、扣件抗滑承載力計算
pc=[1.2*（鋼管自重+腳手板自重）+1.4*施工人員及裝置荷載標準值按均布活荷載]/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故橫桿扣件滿足施工要求
四、立桿計算
1、組合風荷載時單肢立桿承載力計算：
1）風荷載對立杆產生彎矩按下式計算：
mw =1.4*a*l02 *wk/10
=1.4×0.9×1.22×0.8/10=0.145kn·m
式中：mw——單肢立桿彎矩（kn·m）；
a——立桿縱矩（m）；
wk——風荷載標準值，取0.8kn/m2,參見《路橋施工計算手冊》；
l0——立桿計算長度（m）。
單肢立桿軸向力按下式計算：
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）立桿壓彎強度按下式計算：
nw/(φa)+0.9*β*mw/（γw（1-0.8* nw/ ne））
=5060/（0.391×489）+0.9*1*145/﹝1.15*5.08*（1-0.8*5.06/171.34）﹞
=26.46+22.89
=49.35n/ mm2≤[f]=205 n/ mm2
式中：β——有效彎矩係數，採用1.0；
γ——截面塑性發展係數，鋼管截面為1.15；
w——立桿截面模量5.08 cm3；
ne——尤拉臨界力，ne=3.142ea/λ2=171.34 kn
（e為材料彈性模量2.05*105 n/ mm2，λ為長細比λ= l0/i =130.9）。
根據以上計算結果，支架立桿受壓應力和穩定性指標都小於容許值，可滿足施工要求。
五、立桿的穩定性計算:
靜荷載標準值包括以下內容：
(1)每公尺立桿承受的結構自重標準值(kn/m)； 0.265
ng1 =0.265×25.2=6.67kn
(2)腳手板的自重標準值(kn/m2)；採用木腳手板，標準值為0.35
ng2 = 0.35×4×6×1.1=9.24kn
(3)欄杆與擋腳手板自重標準值(kn/m)；採用欄杆、木腳手板擋板，標準值為0.14
ng3 = 0.14×0.9×2=0.252kn
(4)吊掛的安全設施荷載，包括安全網(kn/m2)；0.01
ng4 = 0.01×1.20×25.2= 0.30kn
經計算得到，靜荷載標準值 ng = ng1+ng2+ng3+ng4 = 13.54kn。
活荷載為施工荷載標準值產生的軸向力總和，內、外立杆按一縱距內施工荷載總和的1/2取值。
經計算得到，活荷載標準值 nq = 6×0.9×0.9/2=2.43kn
考慮風荷載時,立桿的軸向壓力設計值計算公式
n = 1.2ng + 0.85×1.4nq=23.15kn
考慮風荷載時,立桿的穩定性計算公式
其中 n —— 立桿的軸心壓力設計值，n=23.15kn；
φ—— 軸心受壓立桿的穩定係數,由長細比 l0/i 的結果查表得到0.391；
i —— 計算立桿的截面迴轉半徑，i=1.58cm；
l0 —— 計算長度 (m),由公式 l0 = kuh 確定，l0=2.08m；
k —— 計算長度附加係數，取1.155；
u —— 計算長度係數，由腳手架的高度確定；u = 1.5
a —— 立桿淨截面面積，a=4.89cm2；
w —— 立桿淨截面模量(抵抗矩)，w=5.08cm3；
—— 計算立桿段由風荷載設計值產生的彎矩，mw =
σ—— 鋼管立桿受壓強度計算值 (n/mm2)；經計算得到σ= 149.3
[f] —— 鋼管立桿抗壓強度設計值，[f] = 205.00n/mm2；
考慮風荷載時，立桿的穩定性計算 σ< [f],滿足要求!
六、最大搭設高度的計算
組合風荷載時,腳手架搭設高度按照下式計算：
：構配件自重標準值產生的軸向力（kn），取0.5
：活荷載標準值（kn），取2.43
：計算立桿段由風荷載標準值產生的彎矩（kn·m），取0.104
：每公尺立桿承受的結構自重標準值（kn/m），取0.265
經計算得到，按照穩定性計算的搭設高度 hs = 64公尺。
搭設高度26.4m，小於穩定性計算搭設高度。
七、立桿的地基承載力計算
立桿基礎底面的平均壓力應滿足下式的要求
p ≤ fg
其中 p —— 立桿基礎底面的平均壓力 (n/mm2)，p = n/a；p = 0.02
n —— 上部結構傳至基礎頂面的軸向力設計值 (kn)；n = 5.09
a —— 基礎底面面積 (m2)；a = 0.25
fg —— 地基承載力設計值 (n/mm2)；fg = 0.08
地基承載力設計值應按下式計算
fg = kc × fgk
其中 kc —— 腳手架地基承載力調整係數；kc = 0.4
fgk —— 地基承載力標準值（n/mm ）；基礎夯實後承載力達200kpa以上，fgk = 0.2
經計算，地基承載力滿足要求
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