闭合框架模板施工方案.docx

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闭合框架模板施工方案

北京通州运河核心区市政配套工程

东关大道工程01标段

模板施工方案

编制人：

审核人：

审批人：

中铁四局集团有限公司北京市通州运河核心区市政配套工程

东关大道工程一标段项目经理部

2011年7月10日

一．编制依据

1、北京市市政工程设计研究总院设计的有关设计图纸及资料

2、北京市现行工程建设的有关规范、规程、标准和定额

二．工程概况

三.模板方案选择

图1-1隧道断面图

图1-2U型槽断面图

附图1、附图2附图3、附图4。

附图5、附图6。

附图7。

附图8附图9。

现浇结构模板的拆除时间，取决于结构的性质、模板的用途和混凝土硬化速度。

及时拆模，可提高模板的周转，为后续工作创造条件。

如过早拆模，因混凝土未达到一定强度，过早承受荷载而产生变形甚至会造成重在的质量事故。

因而，整体式结构的模板及其支架的拆除，应遵守下列规定。

1、不承重模板（如侧模板），应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损时，方可拆除。

2、承重模板，应在与结构同条件养护的试块达到附表的规定强度，方可拆除。

附表底模拆模时的砼强度要求

构　件　类　型

构件跨度（m）

达到设计的混凝土立方体抗压强度标准的百分率（%）

板

≤2

≥50

＞2，≤8

≥75

＞8

≥100

梁、拱、壳

≤8

≥75

＞8

≥100

悬臂构件

--

≥100

3、已拆除模板及其支架的结构，应在混凝土强度达到设计强度等级后，才允许承受全荷载。

当承受的施工荷载大于计算荷载时，必须经过核算，加设临时支撑。

4、拆模中如发现砼结构有严重的缺陷，应立即停止拆除工作，恢复原支撑，并向工地相关负责人报告，以便进行技术处理，处理后方可继续拆除。

拆除模板尚应注意下列各点:

（1）拆模时不要用力过猛，拆下来的模板要及时运走、整理、堆放以利再用。

（2）拆模程序一般应是后支的先拆，先支的后拆，先拆除非承重部分后拆除承重部分，一般是谁安谁拆。

（3）拆模时，应尽量避免混凝土表面或模板受到损坏，注意模板整块下落时伤人。

（4）拆模前，必须对工人进行安全技术交底，并要有拆模的专用平台或经架子工安装的临时脚手架，且经检查满足拆模要求，方可操作。

严禁随意搭设支架，以防出现垮塌伤人事故。

1、模板安装后应仔细检查各部位是否牢固，在浇筑过程中，应指定专人负责观察检查。

如发现异常现象，应及时修整加固。

2、所有预埋件及预留孔洞，在安装前应与图纸对照，确认无误后准确固定在设计位置上，必要时可用电焊或套框等方法将其固定。

3、模板施工前，要求场地平整、干净、模板下口及连接处，还应弹划出模板安装线或检查线。

4、接头处模板、柱梁板交叉处模板，应认真配制，防止烂根、移位、胀模等不良现象。

5、对已施工完毕的部分钢筋或预埋件、设备管线等，应进行复查，若有影响模板施工处应及时整改。

6、模板及支撑系统应联接成整体，竖向结构模板应加设斜撑和剪刀撑，水平结构模板应加强支撑系统的整体联接，对木支撑纵横方向应加钉拉杆，采用钢管支撑时，应连成整体排架。

7、模板工程施工中，应随做随检，做好验收记录，模板工程完成后应具备完整的自检、互检和交接检资料。

1、进入现场施工的人员必须佩戴好劳动保护用品，对不适宜高空作业的人员，不得进行高空作业。

2、木作业场所内严禁烟火，必须配一定数量的灭火器材，刨花等废料应由专人经常清理并运出场外，所有木工机械均应配置齐全的安全防护装置，使用木工机械应遵守有关木工机械安全技术操作规程。

3、凡属高空作业安装与拆除模板，应加强安全防护措施，必要时搭设脚手架并设防护栏杆。

应尽量避免在同一垂直面上下同时操作，必要时应搭设防护设施。

4、不得在脚手架上堆放大量模板等材料，在吊料转运平台上堆放材料应符合规定要求。

一墙体模板计算书

1．1混凝土侧压力计算

混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即位新浇筑混凝土的最大侧压力。

侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。

通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值：

F=0.22γct0β1β2V1/2

F=γcH

式中F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）

γc------混凝土的重力密度（kN/m3）取24kN/m3

t0------新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定。

当缺乏实验资料时，可采用t=200/（T+15）计算；t=200/（30+15）=4.44

T------混凝土的温度（℃）取25℃

V------混凝土的浇灌速度（m/h）;取3m/h

H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）;max=4.2m

Β1-----外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1；掺具有缓凝作用外剂取1.2

β2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50—90mm时，取1；110—150mm时，取1.15。

此处取1.15;

F=0.22γct0β1β2V1/2

=0.22x24x4.44x1x1.15x31/2

=46.7kN/m2

F=γcH

=25x4.2=105kN/m2

取二者中的较小值，F=42.9kN/m2作为模板侧压力的标准值，并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4kN/m2，分别取荷载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总荷载设计值为：

q=46.7x1.2+4x1.4=61.6kN/m2

1．2面板验算

将面板视为两边支撑在竖肋上的多跨连续板计算，面板长度取板长2440mm，板宽度b=1000mm，面板为18mm多层胶合板,竖肋间距为300mm（实际290mm）。

1．3强度验算

面板最大弯矩：

Mmax=ql2/10=（61.1x300x300）/10=0.55x106N.mm

面板的截面系数：

W=1/6bh2=1/6x1000x182=5.4x104mm3

应力：

ó=Mmax/W=0.55x106/5.4x104mm3=10.19N/mm2

故满足要求

其中：

fm-木材抗弯强度设计值，取13N/mm2

E-弹性模量，多层胶合板取1x104N/mm2

1．4刚度验算

q2=61.6kN/m

模板挠度由式ω=q2l4/150EI=61.6x3004/（150x1x104x48.6x104）

=0.68mm<[ω]=300/400=0.75mm

故满足要求

面板截面惯性矩：

I=bh3/12=1000x183/12=48.6x104mm4

1．5竖肋验算

竖肋（木工字梁）可作为支承在横肋上的连续梁计算，其跨距等于横肋的间距最大为L=1200mm。

竖肋上的荷载为：

q3=Fl=61.6X0.3=18.48N/mm

F-混凝土的侧压力

l-竖肋间的水平距离

1．6强度验算

最大弯矩Mmax=0.1q3L2=0.1x18.48x1200x1200=2.66x106N.mm

竖肋截面系数：

W=（1/6H）X[BH3-（B-b）h3]

=（1/6X200）X[80X2003-（80-30）X1203]=46.1X104mm3

应力：

ó=Mmax/W=2.66x106/46.1X104=5.77N/mm2

木工字梁截面惯性矩：

I=1/12X[BH3-（B-b）h3]=1/12X[80X2003-（80-30）X1203]=46.1X106mm4

1．7挠度验算

q=17.13kN/m

模板挠度由式ω=ql4/150EI=18.48x12004/（150x2.1x105x4610x104）

=0.26mm<[ω]=1200/400=3mm

故满足要求

1．8横肋验算

横肋（双10a槽钢）以拉杆为支承点，单侧支架按最大1200mm布置。

横肋：

W=80.5x2=161x103mm3，I=564x2=1128x104mm4

fm—钢材抗弯强度设计值，取215N/mm2;

E—钢材弹性模量，取210X103N/mm2;

横肋上的荷载为：

q=Fh=61.6x1.2=73.92N/mm

1．9强度验算

最大弯矩Mmax=0.1x73.92x1.22x1.2（背楞冲孔系数）=12.77x106N.mm

应力：

ó=Mmax/W=12.77x106/（161x103）=79N/mm2

1．10挠道验算

q=73.92kN/m

模板挠度由式ω=ql4/150EI=73.92x12004/（150x2.1x105x1128x104）

=0.43mm<[ω]=1200/400=3mm

故满足要求

1．11面板、竖肋、横肋组合挠道验算

w=0.68+0.26+0.43=1.37mm<1.7mm

满足施工对模板质量的要求。

1．12柱模板对拉杆验算

拉杆采用D20高强螺杆，内径为φ20，材料为45#钢，其允许荷载为：

T=Af=3.14X10X600=188.4kN

f-45#钢强度设计值，取f=600N/mm。

假设拉杆间距按1200mm布置,单根拉杆承受拉力为：

T1=FA=57.1x1.2x1.2=82.2kN<188.4kN

满足要求。

拉杆采用D15高强螺杆，内径为φ20，材料为45#钢，其允许荷载为：

T=Af=3.14X7.5X600=141.3kN

f-45#钢强度设计值，取f=600N/mm。

假设拉杆间距按1200mm布置,单根拉杆承受拉力为：

T1=FA=57.1x1.2x1.2=82.2kN<141.3kN

满足要求。

1．13吊钩验算

取1.2m宽，高为4.2m模板单元验算

面板：

900kg/m3

竖肋：

5kg/m

横肋：

20.14kg/m

验算：

面板自重：

1.2x4.2x0.018x900=85.34kg

竖肋自重：

5x4.2x6=126kg

横肋自重：

20.14x5x1.2=120.84kg

总重：

G=85.34+126+120.84=332.18kg

则每个吊钩中螺栓所受竖向力为：

332.18/2=166.09kgx10N/kg=1.66kN

单个螺栓抗剪承载力：

Nvb=Nvлr2fvb=2x3.14159x82x125=50.3kN

Nvb>1.66kN满足要求

吊钩抗拉验算：

σ=N/A=212/π*84=27.65N/mm2

二单侧支架计算书

2.1支架受力计算

单侧支架按间距800mm布置。

（实际间距约650mm）

1、分析支架受力情况：

按q=61.6x0.8=49.3kN/m计算，用sap2000对单侧支架进行受力分析（全部按铰接计算）：

单侧支架计算简图单侧支架杆件长度

单侧支架支座反力图单侧支架变形图（mm）

单侧支架轴力图单侧支架剪力图

单侧支架弯矩图

分析结果如下（只计算压杆稳定）：

杆件

内力（kN）

规格

截面面积mm2

长细比λ

稳定系数

应力

4

-85.95

][10

2549.6

11

0.991

34

5

-84.58

][10

2549.6

45

0.878

38

6

-161.57

][10

2549.6

128

0.397

159.6

8

-85.2

][10

2549.6

11

0.991

33.7

10

-56.5

□10X5

1274.8

26

0.95

46.7

压杆稳定性均满足要求（稳定系数按3号钢b类截面查表），7#杆压力很小，未做验算。

2、支架埋件的验算

埋件反力为（见反力图）：

支点1：

Rx=192.27kN,Rz=141.99kN

支点2：

Rx=0N,Rz=141.99kN

单侧支架按间距800mm布置，埋件350mm间距（实际间距300mm）。

（F总）2=（Rx）2+（Rz）2=192.272+141.992

F总=239kN

与地面角度为：

α=45°

共有8/3.5（若使用强度较高埋件可放大间距）个埋件承担合力。

其中单个埋件最大拉力为：

F=239x（3.5/8）=104.56kN

2.2埋件强度验算

预埋件为Ⅱ级螺纹钢d=25mm，加工后（D20）埋件最小有效截面积为：

A=3.14×102=314mm2

轴心受拉应力强度：

σ=F/A=104.56×103/314

=333MPa

2.3埋件锚固强度验算

对于弯钩螺栓，其锚固强度的计算，只考虑埋入砼的螺栓表面与砼的粘结力，不考虑螺栓端部的弯钩在砼基础内的锚固作用。

锚固强度：

=151.1KN>F=104.56KN符合要求

其中：

F锚-锚固力，作用于地脚螺栓上的轴向拔出力（N）

d-地脚螺栓直径（mm）

h-地脚螺栓在砼基础内的锚固深度（mm）

τb-砼与地脚螺栓表面的粘结强度（N/mm2）

三顶板模板计算书

框架结构采用18mm多层胶合板，模板每块尺寸长×宽=2.44×1.22m，满堂支架采用Φ48×3.5碗扣架，支架立杆横向间距60cm，纵向间距60cm，支架大小横杆步距1.2m，同时为保证钢管支架整体稳定性，支架横断面每间隔2.4m即4排设一剪刀撑，支架纵断面在每侧均设一道剪刀撑。

支架上顶部顶托内沿框架桥横断面方向设置主横楞，主横楞采用双10[槽钢；沿框架桥纵断面设置次横楞，次横楞采用H20木工字梁，间距300mm。

3.1模板支架检算

对选区的模板支架进行力学检算，以判断其是否可满足结构施工的安全性要求。

3.1.1顶板底模模板检算

底模板采用18mm厚的竹胶合板，模板容重γ=10.5kN/m³，则模板的自重：

顶板砼厚度为1.4m

根据《路桥施工计算手册》表8.1规定水平振动荷载P振捣=2kPa，施工人员荷载及机械临时堆放等荷载P人=2.5kPa。

模板支架搭设高度按6.8m计算，搭设尺寸为：

立杆的纵向间距b=0.6m，立杆横向间距L=0.6m，立杆步距h=1.2m。

采用钢管类型Φ48×3.5。

立杆横向间距底模的背肋采用H20木工字梁距为30cm，脊梁采用双10[槽钢间距为60cm。

面板所受总竖向荷载计算如下所示：

取1.0cm的胶合板宽度计算，将其荷载转化成线均布荷载计算如下所示：

在计算时，考虑到模板的连续性，因此模板按连续梁（三跨连续梁）进行计算，计算简图见下图2-1所示。

图2-1模板计算简图

根据《路桥施工计算手册》表8-13可知，局部荷载和集中荷载作用下最大弯矩和挠度计算的公式分别入下式2-1、2-2、2-3和2-4所示。

均布荷载作用下最大弯矩计算如下式2-1所示。

（2-1）

集中荷载作用下最大弯矩计算如下式2-2所示。

（2-2）

均布荷载作用下最大挠度计算如下式2-3所示。

（2-3）

集中荷载作用下最大挠度计算如下式2-4所示。

（2-4）

式中：

q——沿模板长度方向的均布荷载（KN/m）；

p——集中荷载（KN）；

L——计算跨径（m）；

I——模板的截面惯性矩；

E——模板弹性模量；

在计算胶合板的弯矩时，跨度为30cm，因此根据公式2-1计算其弯矩，则竹胶板的最大弯矩计算过程如下所示。

根据以上计算选取Mmax＝0.00452kN.m进行计算，由于选用的是18mm厚的胶合板，计算跨度按照30cm考虑，并且取1cm的计算宽度进行计算，其截面抵抗矩

其计算过程如下所示。

通过以上计算，σ＝8.370MPa<[σ]＝50MPa，其中50MPa是根据《竹胶合板模板》（JG／T156-2004）表5可知，在板宽方向静曲强度最小值。

则底板模板的强度满足使用要求。

根据公式2-3均布荷载作用下刚度验算公式，其计算过程如下所示。

查得弹性模量最小40000MPa。

根据竹胶板的截面形状，则惯性矩

，挠度计算如下所示。

通过以上计算可知，w＝0.1634mm<[w]＝L/400＝300/400＝0.75mm，则底板模板的刚度满足使用的要求。

3.1.2底模方木的计算

包括底模脊梁和背肋的计算。

3.1.2.1底模背肋的计算

底模背肋采用的是H20木工字梁，间距为30cm，而脊梁采用双10[槽钢，间距为60cm，因此背肋的跨度为60cm。

H20木工字梁的容重取8kN/m3，方木的自重考虑为1.2的安全系数

，将2.2节中所计算底板的最大荷载转化为背肋上的线性荷载，其荷载的计算分别如下所示。

按均布荷载的简支梁进行计算，计算简图如图2-2所示，把作用在木工字梁范围内的混凝土体积转化线荷载加载在木工字梁上，其弯矩计算过程如下所示。

图2-2简支梁计算简图

根据以上计算弯矩Mmax＝0.68281kN.m验算木工字梁的强度，则背肋的强度计算如下所示。

通过以上计算可知σ＝4.094MPa<[σ]＝13.0MPa，其中13.0MPa根据《路桥施工计算手册》表8-6查红松的容许弯曲应力。

则背肋的强度满足使用的要求。

背肋的剪应力计算如下所示。

根据以上计算剪力Fmax＝4.5496kN验算10×10cm的方木的抗剪强度，则背肋的抗剪强度计算如下所示。

根据计算结果可知τ＝0.4554MPa<[τ]＝1.4MPa，其中1.4MPa根据《路桥施工计算手册》表8-6查红松的容许剪应力，则底模背肋的抗剪强度满足使用的要求。

根据《路桥施工计算手册》表8-6可知红松的弹性模量E＝10×103MPa，根据《材料力学》可知，挠度计算如下所示。

=

通过上式计算，f＝0.307mm<[f]＝L/400＝600/400＝1.5mm，则底模背肋的刚度满足使用要求。

3.1.2.2底模脊梁的计算

脊梁采用15×15cm的方木，间距为60cm，跨度均为60cm。

根据《路桥施工计算手册》查松木的容重为8kN/m3，方木的自重考虑为1.2的安全系数

，将2.2节中所计算顶板的最大荷载转化为背肋上的线性荷载，其荷载的计算分别如下所示。

按均布荷载的简支梁进行计算，计算简图如图2-3所示，把作用在方木范围内的混凝土体积转化线荷载加载在方木上，荷载q背脊＝30.3595kN/m其弯矩计算过程如下所示。

根据以上计算弯矩Mmax＝1.3662kN.m验算15×15cm的方木的的强度，则脊梁的强度计算如下所示。

通过以上计算可知σ＝2.4288MPa<[σ]＝13.0MPa，其中13.0MPa根据《路桥施工计算手册》表8-6查红松的容许弯曲应力。

则底模脊梁的强度满足使用的要求。

其中剪应力计算如下所示。

根据以上计算剪力Fmax＝9.1079kN验算15×15cm的方木的抗剪强度，则脊梁的抗剪强度计算如下所示。

根据计算结果可知τ＝0.4048MPa<[τ]＝1.4MPa，其中1.4MPa根据《路桥施工计算手册》表8-6查红松的容许剪应力，则底模脊梁的抗剪强度满足使用的要求。

由于跨度均为60cm，因此最大荷载选取q＝30.3595kN/m进行刚度验算，根据《路桥施工计算手册》表8-6可知红松的弹性模量E＝10×103MPa，根据《材料力学》可知，挠度计算如下所示。

通过上式计算，f＝0.1214mm<[f]＝L/400＝900/400＝2.25mm，则底模脊梁的刚度满足使用要求。

3.1.2满堂支架的计算

满堂支架采用Φ48×3.5碗扣架，支架立杆横向间距60cm，纵向间距60cm，立杆下端安插可调丝杆底托并布设扫地杆，立杆顶部安插可调丝杆顶托。

支架大小横杆步距1.2m，同时为保证钢管支架整体稳定性，支架横断面每间隔4排设一排剪刀撑.

3.1.3.1单肢立杆承载力的计算

单肢立杆轴向力计算公式根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.6.1如下式2-5所示。

（2-5）

　　式中：

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距（m）；

单肢立杆稳定性按下式2-6计算。

（2-6）

式中：

A——立杆横截面积；

　　φ——轴心受压杆件稳定系数，按细长比查上述规范附录C所示；

　　　f——钢材强度设计值，查上述规范附录B表B2；

　Ｑ１——支撑架模板自重标准值；

　　Ｑ2——新浇砼及钢筋自重标准值；

　　Ｑ3——施工人员及设备荷载标准值；

　　Ｑ4——振捣砼产生的荷载。

各杆件自重见下表2.1所示。

由《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》4.2.2可知，操作层的栏杆与挡脚板自重标准值按0.14KN/m2取值。

模板支撑架的自重标准值Q1根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》表4.2.3-1取为0.75KN/m2，根据《路桥施工计算手册》表8-1，混凝土自重（包括钢筋）标准值Q2＝26kN/m3。

振捣混凝土时产生的荷载标准值Q3＝2KN/m2。

施工人员及设备荷载标准值按均布荷载取1.0KN/m2。

操作层均布施工荷载的标准值根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》表4.2.4，取为3.0KN/m2。

则Q4＝3+1＝4KN/m2。

单肢立杆轴向力：

3.1.3.2立杆力学特征计算

WDJ碗扣型脚手架材料为:

φ48mm，δ＝3.5mm（Q235）热轧钢管，其截面特性计算如下。

截面抗弯模量:

截面惯性矩:

Q235钢材抗压强度:

215N/mm2

截面回转半径:

截面净面积:

3.1.3.3立杆强度验算

考虑到支架立杆搭设时竖直度可能存在不足，假定立杆60cm步距范围内偏斜量y取为0.5cm，此处是按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》容许倾斜度来取值，如图2-5所示。

按单向压弯杆件验算，产生的偏斜弯矩，其计算过程如下所示。

（2-7）

根据《材料力学》可知，组合应力的公式计算如下式2-8所示。

（2-8）

通过以上计算可知，其应力σ＝40.76/mm2<[σ]＝215N/mm2，则只要立杆60cm步距范围内偏斜控制在0.5cm以内，强度满足使用的要求。

1.3.4整体稳定性验算

根据2.4.2节计算可知N＝19.0728kN，由公式2-7可知M＝0.09514kN.m。

由于碗口式支架的横杆与纵杆约束立杆，计算简图如下图2-6所示。

立杆与水平横杆和纵杆的碗扣连接有松动，立杆计算长度系数按照两端铰接计算，其截面柱或压杆的计算长度系数u见下表6-4所示。

项次

1

2

3

4

杆端连接方式

一端固定一端自由

两端铰接

一端固定一端铰接

两端固定

u

2

1

0.7

0.5

根据表2-2可知，两端铰接μ取为1.0，长细比λ＝μ×h/i＝1.0×600/15.78＝38.03，由此可查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）附录C，可知立杆稳定系数φ＝0.864。

立杆欧拉临界力公式如下公式2-7所示。

（2-7）

式中：

NE——欧拉临界力（kN）；

E——弹性模量（N/mm2）；

　　A——截面面积（mm）；

　　　λ——长细比。

Q235钢材的弹性模量：

E＝2.05×105N/mm2，则由公式2-7计算欧拉临界力，其计算过程如下所示。

由欧拉公式计