纬十街地道支架与模板验算.docx

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纬十街地道支架与模板验算

东康快速路改扩建工程康巴什段

纬

十

街

地

道

模

板

支

架

验

算

方

案

编制：

复核：

批准：

内蒙古兴泰建设有限责任公司

二零一二年九月十八日

纬十街地下通道满堂式支架计算书

一、工程概况

本次地道工程为纬十街下穿东康快速路地道，位于鄂尔多斯市康巴什新区，为主线双向六车道+两侧人非通道的地道。

地道位于康巴什新区分离式路基段，地道由下穿东康线西侧主线及两侧的一字型洞口挡墙段组成。

地道暗埋段总宽41.9m。

下穿西侧主线地道全长为32m，分为两个节段，且地道暗埋段埋深9.6m~6.5m。

本验算只计算出一个行车通道箱室，其余箱室支架及模板安装类似.

二、满堂支架搭设及预压（包括验算）

1．地基处理

2．支架材料选用和质量要求

有产品合格钢管规格为48×3.0mm，并符合相关国标要求。

钢管端口切口要求平整，同时要无明显的变形、裂纹和严重锈蚀。

3．满堂支架安装

满堂支架具体布设：

（1）纵向立杆布置间距以0.6m为主（纵向长32m）。

（2）横向立杆在梁板所对应的位置间距0.60m为主（横向长12.5m）。

（3）横、纵向立杆均按0.6m布置。

在高度方向横杆步距1.20m，使所有立杆联成整体，为确保支架的整体稳定性，在每六排横向立杆和每六排纵向立杆各设置一道剪刀撑如下图2。

支架底模铺设后，测放梁底模中心及底模边角位置和梁体横断面定位。

可以根据

底模标高=设计梁底+支架的变形＋（±前期施工误差的调整量）

来控制底模立模。

底模标高和线形调整结束，经监理检查合格后，立侧模和底模，测平面位置和模底标高。

图1纵横向钢管平面图

图2横向及剪力撑（纵向类似横向剪力撑布置）

1、顶板模板的验算

顶板施工采用大木模板，40mm*70mm的木枋支撑木模板，木枋间距0.1m，

φ48×3.0mm的双排钢管支撑木枋，钢管间距0.6m，钢管由脚手架体系支撑。

脚手架采用φ48×3.0mm的钢管，间距为0.6m*0.6m，步距为1.2m。

顶板底木模板计算

模板荷载计算

顶板厚度为1100mm。

F1：

模板、支架自重为1.1kN/㎡

F2：

新浇混凝土重力为2.4kN/m3

F3：

钢筋自重标准值为1.5kN/m3

F4：

施工人员、行走运输荷载为3kN/㎡

F5：

振捣混凝土荷载为4kN/㎡

承载力荷载组合P=1.2×（F1+F2+F3）+1.4×（F4+F5）=35.6kN/m2

挠度荷载组合Pf=F1+F2+F3=21.5kN/m2

注：

荷载取值及荷载组合详见《建筑施工手册》514页

顶板模板内力的计算简图

木枋在模板范围边距为0.1m

木枋在模板范围中距为0.1m

采用木模板，模板厚度10mm，取单位米宽的模板做计算，

模板截面矩I=1*0.013/12=8.3×10-8m4

模板截面矩W=1*0.01*0.01/6=1.7×10-5m3

木模板弹性模量E=9000N/mm2

木模板设计强度[σ]=13N/mm2

模板块简化为一个五跨连续梁，受力分析见下图。

取单位米宽的模板做计算，将均布荷载化为线荷载

q=P×1=35.6*1=35.6kN/m

qf=Pf×1=21.5*1=21.5kN/m

顶板模板的强度验算

查施工手册可知，

Mmax=0.105ql2=0.105*35.6*0.1*0.1=0.04kN.m

σ=M/W=2.24MPa

σ<[σ]=13Mpa，满足要求

顶板模板的挠度验算

查施工手册可知，

ωmax=（0.644qfl4）/（100EI）=0.644*21.5*0.14/（100EI）=0.02mm

ω<[ω]=100/250=0.4mm，满足要求

2、侧墙模板检算

荷载计算

新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力，按《公路桥涵施工技术规范》附录D普通模板荷载计算，并取下列二公式较小值。

式中P——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/㎡）；γ——混凝土的容重（kN/m3），地道主体按体积计算含筋量<2%，钢筋砼按25kN/m3计；t0——新浇筑混凝土的初凝时间，计算时取8小时（h）；

T——混凝土的温度，计算时取20℃；V——混凝土的浇筑速度（m/h），按0.5米/小时计算；k1——外加剂影响修正系数，不掺加外加剂时取1.0，掺加缓凝作用的外加剂时取1.2，按掺外加剂计算取1.2；k2——混凝土塌落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50～90mm时取1.0；110～150mm时，取1.15，计算按1.15。

h——有效压头高度（m），地道最大一次性浇筑高度6m。

混凝土的侧压力计算为：

P=0.22×25×8×1.2×1.15×

=42.9KN/㎡；P=25×6=150KN/㎡

根据计算结果，取较小值，F=42.9KN/㎡。

计算承载力需组合振捣砼时产生的荷载与砼对模板的侧压力，垂直面板振捣砼时产生的荷载采用4KN/㎡，组合荷载为：

P=1.2×42.9+1.4×4=57.08KN/㎡；

按挠度要求计算支撑系统时，不考虑振捣砼施工荷载：

P=1.2×42.9=51.48KN/㎡；侧墙模板检算（木模板）

侧墙内模模板验算按简支进行强度验算，模板尺寸:

122*244cm，模板截面特征计算为（计算简图如下）：

W=83×103mm3I=1.7×104mm4：

查《路桥施工计算手册》表8-7E=0.9×105MPa，【σ】=13MPa。

每块模板承受的线荷载（模板高度122cm，背楞间距10cm）为：

q1=57.08×0.1=5.708KN/m

按简支考虑最大弯矩：

M=1/8q1l2=1/8×5.708×0.12=0.007KN·m

σ=M/W=0.007×106/（83×103）=0.084N/㎜2＜13N/㎜2

强度满足要求。

刚度验算时不考虑荷载组合，则每块模板承受的线荷载为：

q2=51.48×0.1=5.148N/mm

ω=

=（5*5.148*1004）/（384×1.7×104×0.9×105）=0.043mm<【ω】=1.5㎜满足要求。

支架检算

开口段侧墙浇筑，考虑一次性最大浇筑高度6m，支架承受均布线荷载，qmax=57.08*0.6m（支架纵向间距）=34.248KN/m。

支架主杆受力简化分析如下：

1）各支点力计算：

2）求杆b内力及检算

采用节点法计算，受力分析如下：

检算：

钢管截面面积为18.087cm2

考虑压杆稳定，按《路桥施工计算手册》公式12-88计算：

λ=

=

，

检算

b杆强度满足要求

3）求杆a内力及检算，受力分析如下：

钢管截面面积为18.087cm2，考虑压杆稳定，按《路桥施工计算手册》公式12-88计算：

，λ=

=

，

检算

杆a满足要求

4）钢支架AE段应力检算，钢管截面特性见附图，Wx=232×103mm3Ix=5.57×104mm4，AE段按承受均布荷载考虑：

q=57.08×0.6=34.248KN/m=34.248N/mm

强度检算:

AE段强度满足受力要求

刚度检算:

AE段刚度满足要求

3、木枋计算

木枋计算荷载

承载力荷载组合P=35.6kN/m2

挠度荷载组合Pf=21.5kN/m2

注：

P、Pf取值详见暗埋段顶板模板计算

木枋计算简图

木枋的间距为0.1m

支撑木枋的钢管间距为0.6m

木枋I=0.04×0.072/12=1.14×10-6m4

木枋W=0.04×0.072/6=3.27×10-5m3

木枋弹性模量E=9000N/mm2

木枋设计强度[σ]=13N/mm2

将其简化为五跨连续简支梁，计算简图如下图。

木枋强度验算

查施工手册可知，

Mmax=0.105ql2=0.1*3.6*0.6*0.6=0.13KN.m

σ=M/W=4.12MPa

σ<[σ]=13Mpa，满足要求

木枋挠度验算

查施工手册可知，

ωmax=（0.644qfl4）/（100EI）=0.644*2.2*0.64*/（100EI）=0.17mm

ω<[ω]=600/500=1.2mm，满足要求

4、钢管支撑计算

钢管计算荷载

承载力荷载组合P=35.6kN/m2

挠度荷载组合Pf=21.5kN/m2

注：

P、Pf取值详见侧墙模板计算

钢管计算简图

钢管的间距为0.6m

支撑钢管的立柱的间距为0.6m

钢管惯性矩I=1.1×10-5mm4

钢管截面矩W=4.5×103mm3

钢弹性模量E=2.1×105N/mm2

钢设计强度[σ]=215N/mm2

将其简化为五跨连续简支梁，计算简图如下图。

因木枋布置较密，可近似将槽钢所受荷载视为均布荷载，均布荷载化为线荷载

q=P×0.6=21.4kN/m

qf=Pf×0.6=12.9kN/m

钢管的强度验算

查施工手册可知，

Mmax=0.105ql2=0.105*21.4*0.6*0.6=0.81kN.m

σ=M/W=179.7MPa

σ<[σ]=215Mpa，满足要求

5、脚手架立杆计算

对立杆进行稳定性验算，采用φ48×3mm钢管。

查施工手册可知，

立杆荷载Nmax=0.6×0.6P=0.6*0.6*35.6=12.816KN

脚手架步距为1200mm

φ48×3mm钢管d1＝48mm

φ48×3mm钢管d2＝42mm

φ48×3mm钢管A＝424.115mm2

φ48×3mm钢管截面系数W=4492.97mm3

钢弹性模量E=2.1×105N/mm2

钢设计强度[σ]=215N/mm2

钢管回转半径i=√（d1^2+d2^2）/4=15.95mm

长细比λ＝μl/i==1.5*1200/15.95=112.887

查表得φ=0.496

立杆应力σ=0.9Nmax/（φA）=54.8314MPa

活荷载值Sq=F4+F5=7kN/m2

恒荷载值Sg=F1+F2+F3=26.6kN/m2

η=Sq/Sg=0.26

γm=1.59（1+η）/（1+1.17η）=1.54

σ<[σ]/γm=215/1.54=139.6Mpa，满足要求