安全爬梯受力計(jì)算正文

1、一、安全爬梯概述橋梁建設(shè)施工用安全爬梯是由香蕉式爬梯架搭設(shè)而成，該安全爬梯是從澳洲引進(jìn)的，主要構(gòu)件為立桿、橫桿和斜桿，由于橫桿插頭與立桿接觸的范圍大，具有非常大的夾緊力和穩(wěn)定性，爬梯整體在三維空間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、整體穩(wěn)定性好、并具有可靠的自鎖性能，能有效地提高爬梯的整架穩(wěn)定強(qiáng)度和安全度，該系統(tǒng)爬梯完全避免了螺栓作業(yè)及零散扣件，能方便地組裝成多種規(guī)格和荷載的棚架組合。并能更好的滿足各種施工安全的需要。廣泛應(yīng)用于房建、橋梁、立交橋、隧道、涵洞、煙囪、水塔、大壩及大跨度棚架等多種工程施工中。香蕉式爬梯主要由立桿、橫桿、斜才T、橫撐、頂桿、底座、可調(diào)U托、腳踏板、梯子、踢腳板及其他配套構(gòu)件組成。各部件安裝

2、使用方法如下：1,可調(diào)底座插于立桿底部，用作支承系統(tǒng)的水平，高度垂直調(diào)節(jié)及擴(kuò)大承壓面?zhèn)髁o基礎(chǔ)，由螺桿及底板焊接而成，可調(diào)底座不可調(diào)得太高，以免從立桿中脫出造成安全事故。2.立桿是承受垂直方向載荷的主要構(gòu)件。在立桿的管件上每隔0.5/0.75m的距離焊有一排銷扣，用來安裝橫桿、橫撐、或斜桿。插銷直接焊接在立桿頂部，確保無丟失。3,橫桿是框架水平承力構(gòu)件。它通過銷庫與立桿連接，由于銷庫帶有鍥鐵，使兩者的連接具有極好的力學(xué)強(qiáng)度和極高的自鎖性能。4,橫撐是框架水平承力及用來安放梯子和腳踏板構(gòu)件。它通過銷庫與立桿連接。5.梯子安放在橫撐上，用于施工人員上下的通道。6,腳踏板是安放在橫撐上，用于施工通道

3、，操作平臺(tái)的橋板。7,斜桿是用于加強(qiáng)整個(gè)框架的構(gòu)件。它是由特制的斜接頭連接在立桿的銷扣上。8 .為保證施工人員安全，立桿上每隔0.5/0.75m需安裝橫桿，梯子兩邊均安放扶手，另外安全爬梯的斜桿也要四面安放，以加強(qiáng)整架的穩(wěn)定性。9 .安全爬梯每隔1.5米安放一張帶踏步Z字形樓梯，每隔4-5米需安置扣墻件，最大搭設(shè)高度為100米。結(jié)構(gòu)計(jì)算及設(shè)計(jì)依據(jù)鋼管落地扣件式腳手架安全爬梯的計(jì)算參照1 .建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ130-2011)2 .建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)3 .鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)等。三、安全爬梯使用材料選擇及使用要求4 、材料

4、要求：(1)立柱采用448X3.25管，鋼材強(qiáng)度等級(jí)Q235,橫桿及剪刀撐采用采用(|)48X2i5管，鋼材強(qiáng)度等級(jí)Q235;鋼管表面應(yīng)平直光滑，不應(yīng)有裂紋、分層、壓痕、劃道和硬彎，新用的鋼管要有出廠合格證，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。(2)橫桿與立桿連接方式為單扣件；連墻件采用雙扣件。(3)爬梯板采用鋼板網(wǎng)爬梯板。2、地基要求：(1)土類型：碎石土，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa):>300.00;(2)立桿基礎(chǔ)底面面積(m2):0.20;(3)地基承載力調(diào)整系數(shù)：1.00。3、搭設(shè)要求：(1)每桿立桿底部應(yīng)設(shè)置底座和墊板；(2)安全爬梯搭設(shè)高度為<100m；(3)搭設(shè)尺寸為：橫距Lb為

5、1.25m,縱距La為2.5m,大小橫桿的步距為0.5/0.75m;(4)接長必須采用對(duì)接扣件連接。(5)連墻件、連墻件按每層設(shè)置間距為4-5m應(yīng)布置靠近主節(jié)點(diǎn)，偏離主節(jié)點(diǎn)的距離不應(yīng)大于300mm；、應(yīng)從底層第一步縱向水平處開始設(shè)置，當(dāng)該處設(shè)置有困難時(shí)，應(yīng)采用其他可靠措施固定。、連墻件不應(yīng)與外爬梯架垂直運(yùn)輸機(jī)械相碰。卸料平臺(tái)采用鋼管與梁或預(yù)埋在碎樓板的短鋼管連接加雙扣件。也可采用與柱子用鋼管和扣件鎖緊。(6)剪刀撐、剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于150mm。、剪刀撐斜桿的搭接長度應(yīng)大于1m,應(yīng)等間距設(shè)置3個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定，端

6、部扣件蓋板邊緣至搭接縱向水平桿端的距離不應(yīng)小于100mm。(7)具體結(jié)構(gòu)布置圖詳見后面附圖。四、結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算算書(以最高層計(jì)算)安全爬梯的計(jì)算參照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ130-201D。計(jì)算的腳手架為雙排腳手架，搭設(shè)高度為100米，立桿采用單立管。搭設(shè)尺寸為：立桿的縱距2.5米，立桿的橫距1.25米，立桿的步距0.5/0.75米。采用的鋼管類型為48M.25,連墻件采用2步3跨，豎向間距3.60米，水平間距4.50米。1、小橫桿的計(jì)算：小橫桿按照簡支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，小橫桿在大橫桿的上面。按照小橫桿上面的爬梯板和活荷載作為均布荷載計(jì)算小橫桿的最大彎矩和變形。(1)均布

7、荷載值計(jì)算小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值P1=0.038kN/m爬梯板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.350M.500/2=0.262kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=2.000X1.500/2=1.500kN/m11hhhtihmmrrri荷載的計(jì)蟀值q=1.2>0.038+。？0262+1.41.500=2.461kN/m小橫桿計(jì)算簡圖(2)抗彎強(qiáng)度計(jì)算最大彎矩考慮為簡支梁均布荷載作用下的彎矩計(jì)算公式如下Mqmax=q/8M=2.461X1.0502/8=0.339kN.m(T=0.339106/5080.0=66.765N/mm2小橫桿的計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm2,滿足要求！(3)撓度計(jì)算最大撓度考慮為簡支

8、梁均布荷載作用下的撓度計(jì)算公式如下:_4_Vmax=5ql4/384EI荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=0.038+0.262+1.500=1.801kN/m簡支梁均布荷載作用下的最大撓度V=5.0M.8011050.04/(3842.06105X121900.0)=1.135mm小橫桿的最大撓度小于1050.0/15叫10mm,滿足要求！2、大橫桿的計(jì)算：大橫桿按照簡支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，小橫桿在大橫桿的上面。用小橫桿支座的最大反力計(jì)算值，在最不利荷載布置下計(jì)算大橫桿的最大彎矩和變形。(1)荷載值計(jì)算小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值P1=0.038M.050=0.040kN爬梯板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.350X1.050X

9、.500/2=0.276kNIqII活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=2.000XLQ|.5p0/2j=1.5|75kNn荷載的計(jì)算值P=(1.2妙.040+1.20.276+1.41.575)/2=1.292kN大橫桿計(jì)算簡圖(2)抗彎強(qiáng)度計(jì)算最大彎矩考慮為大橫桿自重均布荷載與荷載的計(jì)算值最不利分配的彎矩和均布荷載最大彎矩計(jì)算公式如下：2Mqmax=0.08ql集中荷載最大彎矩計(jì)算公式如下：Mpmax=0.175PlM=0.08X(1.2冰038)K5002+0.1751M921.500=0.347kN.m6=0.347106/5080.0=68.398N/mm2大橫桿的計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm2,滿足

10、要求！(3)撓度計(jì)算最大彎矩考慮為大橫桿自重均布荷載與荷載的計(jì)算值最不利分配的彎矩和均布荷載最大彎矩計(jì)算公式如下：4Vmax=0.677ql4/100EI荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=0.038+0.262+1.500=1.801kN/m集中荷載最大撓度計(jì)算公式如下：vPMax=1.146ql3/100EI大橫桿自重均布荷載引起的最大撓度V1=0.677)0.0381500.004/(1002.060105X21900.000)=0.05mm集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=0.040+0.276+1.575=1.891kN集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度V1=1.146X890.9451500.003/(1002.0

11、60105M21900.000)=2.91mm最大撓度和：V=V1+V2=2.965mm大橫桿最大撓度小于1500.0/15叫10mm,滿足要求！3、荷載標(biāo)準(zhǔn)值:作用于爬梯的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載。靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容：(1)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m);本例為0.1NG1=0.120.300=2.03kN(2)爬梯板的自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);本例采用鋼板網(wǎng)爬梯板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.35NG2=0.35040.500(1.050+0.300)/2=1.417kN(3)欄桿與爬梯板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m);本例采用欄桿、爬梯板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.14。NG3=0.140K5004

12、/2=0.420kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2);0.005NG4=0.005K50020.300=0.152kN經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.523kN。活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，內(nèi)、外立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。經(jīng)計(jì)算得到,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值NQ=2.0001X1.5001.050/2=1.575kN風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照以下公式計(jì)算Wk=0.7*Uz*Us*W0其中W0基本風(fēng)壓(kN/m2),按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定采用：W0=0.300Uz風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(G

13、B50009-2001)的規(guī)定采用：Uz=1.420Us風(fēng)何載體型系數(shù)：Us=0.840經(jīng)計(jì)算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=0.78.300漢.420對(duì).840=0.250kN/m2?？紤]風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式N=1.2NG+0.851.4NQ不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式N=1.2NG+1.4NQ風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的立桿段彎矩MW計(jì)算公式MW=0.85M.4Wklah2/10其中Wk風(fēng)荷載基本風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；la立桿的縱距(m)；h立桿的步距(m)04、立桿承載力計(jì)算：(75型)立桿(48X3.25鋼管界面特征：A=456.7MM2;i=15.78mm；l0=

14、小l=0.77*750=577.5mm；丫=l0/i=36.6;(r=TtTtE/丫丫=兀兀*210000/(36.6*36.6)=1546MP設(shè)計(jì)荷載N=456.7/2*(170+(1+0.12)*1546)/2-456.7/2*(170+(1+0.12)*1546/2)2-170*15461/21/2=31003N=41KN立柱共4根，可承載：31*4=124KN60米荷載：1.575*60=94.5KN<124KN;滿足要求；5、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算：(1)不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算(r=N/A0m其中N立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=7.63kN;軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比l0

15、/i的結(jié)果查表得到0.19;10計(jì)算長度（m）,由公式10=kuh確定，l0=3.12mk計(jì)算長度附加系數(shù)，取1.155;u計(jì)算長度系數(shù)，由爬梯架的高度確定，u=1.50;A立桿凈截面面積，A=4.89cm2;W立桿凈截面模量（抵抗矩）,W=5.08cm3;（7鋼管立桿受壓強(qiáng)度計(jì)算值（N/mm2）;經(jīng)計(jì)算得到=84.02f鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f=205.00N/mm2;不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算<f,滿足要求！（2）考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算（r=N/A+MW/W<f其中N立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=7.30kN;一一軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比l0/i的結(jié)果查表得

16、到0.19;i計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.58cml0計(jì)算長度（m）,由公式l0=kuh確定，l0=3.12mk計(jì)算長度附加系數(shù)，取1.155;u計(jì)算長度系數(shù)，由爬梯架的高度確定，u=1.50;A立桿凈截面面積，A=4.89cm2;W立桿凈截面模量（抵抗矩）,W=5.08cm3;MW計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩，MW=0.145kN.m;（7鋼管立桿受壓強(qiáng)度計(jì)算值（N/mm2）;經(jīng)計(jì)算得到=108.9f鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f=205.00N/mm2;考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算<f,滿足要求！6、最大搭設(shè)高度的計(jì)算：考慮風(fēng)荷載時(shí)，采用單立管的敞開式、全封閉和半封閉的爬梯架

17、可搭設(shè)高度按照下式計(jì)算：Hs=（|）A（T1.2NG2K+0.85*1.4*（NQ+Mwk/W/1.2gk其中NQ活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，NQ=1.575kN;NG2K構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力，NG2K=1.990kN;gk每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值，gk=0.125kN/m；Mwk計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩，Mwk=0.122kN.m;Hs=108.59株。經(jīng)計(jì)算得到，考慮風(fēng)荷載時(shí)，按照穩(wěn)定性計(jì)算的搭設(shè)高度H=Hs/(1+0.001Hs)經(jīng)計(jì)算得到，考慮風(fēng)荷載時(shí)，爬梯架搭設(shè)高度限值H=100.000米。7、連墻件的計(jì)算：連墻件的軸向力計(jì)算值應(yīng)按照下式計(jì)算：Nl=Nlw+No其中Nlw風(fēng)荷

18、載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計(jì)值(kN),應(yīng)按照下式計(jì)算：Nlw=1.4Wk>Awwk風(fēng)荷載基本風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，wk=0.250kN/m2;Aw每個(gè)連墻件的覆蓋面積內(nèi)爬梯架外側(cè)的迎風(fēng)面積，Aw=3.604.50=16.200m2;No連墻件約束爬梯架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN);No=5.000經(jīng)計(jì)算得到Nlw=5.681kN,連墻件軸向力計(jì)算值Nl=10.681kN連墻件軸向力設(shè)計(jì)值Nf=小Af其中小軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比l/i=30.00/1.58的結(jié)果查表得到小=0.95A=4.89cm2;f=205.00N/mm2。經(jīng)過計(jì)算得到Nf=95.411kNNf>Nl,連墻件的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求！連墻件采用扣件與墻體連接。經(jīng)過計(jì)算得到