明挖隧道主体模板支架施工计算书.pdf
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1、 明挖隧道主体模板支架 施工计算书 -1-目 录 一、工程概况.-1-二、计算依据.-1-三、参数选取及荷载组合.-2-3.1 部分荷载系数(荷载)取值.-2-3.2 荷载组合.-2-3.3 材料力学性能参数.-2-四、支架计算分析.-5-4.1 箱涵截面形式.-5-4.3 底板侧模检算.-7-4.3.1 模板的侧压力.-7-4.3.2 侧模模板检算.-7-4.3.3 侧模方木小楞检算.-8-4.3.4 侧模双钢管背带检算.-9-4.3.5 拉筋强度验算.-10-4.4 侧板钢模板验算.-10-4.4.1 侧压力的标准值.-10-4.4.2 面板验算.-11-4.4.3 横肋强度、刚度验算.-
2、12-4.4.4 背杠的验算.-13-4.4.5 穿墙拉杆验算.-14-4.4.6 吊杆螺栓及销子强度校核.-14-4.5 侧板钢模板行走装置验算.-16-2-4.5.1 门架强度、刚度、稳定性验算.-17-4.5.2 行走底梁校核.-20-4.6 顶板内顶模检算.-21-4.6.1 内顶模模板检算.-21-4.6.2 内顶模方木小楞检算.-22-4.6.3 内顶模方木大楞检算.-24-4.7 顶板内模支架检算.-25-五、结论.-26-1-一、工程概况 北周市上河路隧道工程,位于北周市市民服务区核心区内,沿规划上河路道路布置,隧道西起龙门路路东,东至鱼跃路路西。上河路隧道工程施工范围(K0+
3、40K1+690),全长 1.65km,其中隧道封闭段长 1260m。隧道标准段采用双孔矩形钢筋砼整体箱涵结构,隧道为双向四车道布置,单孔净宽为 8.7m,单孔横断面布置为:0.125m(余宽)+0.5m(检修通道)+0.5m(路缘带)+7m(机动车道)+0.5m(路缘带)+0.325m(防撞侧石)。本隧道为钢筋砼闭合框架结构,顶板最大覆土厚度约 5m。隧道暗埋段中隔墙厚度 0.6m,顶板厚度有 1m、1.1m 两种规格,底板厚度有 1.1m、1.2m 两种规格,侧墙厚度 1m。为满足结构不均匀沉降变形的需要,隧道结构以 25m、30m、50m 为一个节段,相邻节段间设 20mm 变形缝。二、
4、计算依据 北周市市政工程勘测设计研究院:北周市民公共文化服务区上河路隧道工程(龙门路鱼跃路)隧道主体工程施工图设计;建筑施工模板安全技术规范(JGJ 162-2008)木结构设计规范(GB 50005-2003)建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)钢结构设计规范(GB 50017-2003)混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2011)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)混凝土结构设计原理 高等教育出版社 路桥施工计算手册周水兴等著 人民交通出版社 -2-建筑工程大模板技术规程JGJ74-2003
5、三、参数选取及荷载组合 3.1 部分荷载系数(荷载)取值 碗扣式钢管支架自重(立柱、纵向水平杆、横向水平杆、支承杆件、等):38.4KN/m。新浇砼容重:26kN/m3 模板自重(含内模、侧模及方木)以砼自重的 5%计 施工人员、施工料具堆放、运输荷载:2.5kPa 倾倒混凝土时产生的冲击荷载:2.0kPa 振捣混凝土产生的荷载:2.0kPa(竖向荷载),4.0(水平荷载)3.2 荷载组合 计算模板强度、刚度:q=1.2(+)+1.4(+)计算脚手架强度、刚度:q=1.2(+)+1.4(+)计算脚手架稳定:q=1.2(+)+1.4(+)计算脚手架单肢立杆承载力:q=1.2(+)+1.4(+)3
6、.3 材料力学性能参数 1)竹编胶合模板的强度设计值及弹性模量 竹编胶合模板的强度设计值及弹性模量可按 建筑施工模板安全技术规范(JGJ 162-2008)中附录 A.5.1 规定选用。-3-2)木结构的强度设计值及弹性模量 木结构中木材的强度设计值、弹性模量及调整系数可按木结构设计规范(GB 50005-2003)中第 4.2.1 条和第 4.2.3 条规定选用。-4-3)钢管脚手架的强度设计及弹性模量 钢管脚手架的有关设计参数可按 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)中附录 B 规定选用。4)钢材的强度设计值 钢结构中钢材的强度设计值可按钢结构设计规范(GB 5
7、0017-2003)-5-中第 3.4.1 条规定选用。四、支架计算分析 4.1 箱涵截面形式 4.2 支架布置 箱涵内模采用钢管支架,支架立杆及水平杆采用外径为 48 碗扣式钢管支架,壁厚 3.5mm,立杆步距 120 cm,1.1、1.2m 厚顶板纵横向水平杆间距均 -6-为 60cm,1m 厚顶板纵横向水平杆间距为 6090cm。剪刀撑及斜横杆采用外径为 48 扣件式钢管支架,壁厚 3.5mm。横桥向剪刀撑及纵桥向剪刀撑每隔 4排(列)立杆设置一道,必要时根据现场施工情况,对剪刀撑进行加密。箱涵底板外模均采用 15 mm 的竹编胶合模板,小楞采用 50100mm 方木,背带采用双钢管对拉
8、。侧墙模板采用全钢模板,面板 6mm 厚钢板;横肋10,间距为 373mm,法兰为带钢 12mm100mm,背杠为14 槽钢,间距 700mm。砼最大浇筑高度4.7m。拉杆用 16 三段式止水拉杆,拉杆水平间距 70mm,垂直间距 650mm,每块模板用 2 件 Tr366 丝杠吊在行走架子上,以利于模板整体移动。模板见下图。箱涵顶板内模和外模均采用 15 mm 的竹编胶合模板,内模小楞采用50100mm 方木,大楞采用 100100mm 方木,外模小楞采用 50100mm 方木,-7-背带采用双钢管对拉。4.3 底板侧模检算 4.3.1 模板的侧压力 新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准
9、值,可按下列公式计算,并取其中的较小值:2121022.0VtPc HPc 其中,c=25KN/m3;t06;11.2;21.0;v0.6;因此,P=0.222561.21.00.61/2=30.7KPa P=251.7=42.5KPa30.7KPa 所以,取 P=30.7KPa 有效压头高度:h=F/c=30.7/25=1.23 4.3.2 侧模模板检算 内侧模模板采用 15 mm 的竹编胶合模板,直接搁置于方木小楞上,方木小按间距 L=0.25 米布置,按 3 跨连续梁考虑,取 1m 宽进行验算。竹编胶合模板的力学性能指标按建筑施工模板安全技术规范(JGJ 162-2008)中的 5 层
10、15mm 厚考虑,则:fjm35MPa,E=9898MPa。按 3 跨连续梁验算,其计算模型如下:截面参数及材料力学性能指标 W=bh2/6=1000152/6=37500mm3 -8-I=bh3/12=1000153/12=281250mm4 荷载组合 q=1.230.7+1.44.0=42.4 KN.m 强度检算 Mmaxql2/1042.40.252/100.27KN.m maxMmax/W0.27106/375007.2MPa 35 MPa (满足要求)刚度检算 f ql4/(150EI)42.42504/(1509898281250)0.4mm250/4000.63mm (满足要求)
11、4.3.3 侧模方木小楞检算 方木小楞搁置于竹胶板上,小楞方木规格为 50100mm,背带按间距L=0.6米布置,小楞亦按连续梁考虑。方木的力学性能指标按 木结构设计规范(GB 50005-2003)中的 TC-13类木材并考虑露天条件、设计使用年限、湿材等条件进行调整,则:fm130.91.10.911.6MPa,E=101030.851.10.9=8.4103MPa。按三跨连续梁来计算,模型如下:截面参数及材料力学性能指标 W=bh2/6=501002/6=83333.3mm3 I=bh3/12=501003/12=4166666.6mm4 荷载组合 -9-q=(1.230.7+1.44.
12、0)0.25=10.6kN/m 强度检算 Mmaxql2/1010.60.62/100.38KN.m maxMmax/W0.38106/83333.34.56MPa 11.6MPa(满足要求)刚度检算 f ql4/(150EI)10.66004/(15084004166666.6)0.26mm600/4001.5mm(满足要求)4.3.4 侧模双钢管背带检算 背带搁置于方木小楞上,背带规格为 248mm 钢管,壁厚 3.5mm,按照2.8mm 计算,拉筋按间距 L=0.6 米布置,小楞亦按连续梁考虑。fm205MPa,E=2.05105MPa。按三跨连续梁来计算,模型如下:截面参数及材料力学性
13、能指标 W=50802=10160mm3 I=1219002=241800mm4 荷载组合 q=(1.230.7+1.44.0)0.6=25.4kN/m 强度检算 Mmaxql2/1025.40.62/100.91KN.m maxMmax/W0.91106/1016089.6MPa 205MPa(满足要求)-10-刚度检算 f ql4/(150EI)25.46004/(150205000241800)0.44mm600/4001.5mm(满足要求)4.3.5 拉筋强度验算 拉杆水平距离 600mm,垂直距离 600mm,现以 1 个拉杆为例计算其强度。拉杆由 14 圆钢车制作成 M13 螺纹净
14、面积为 133mm2。单个拉杆受力 F=PA=30.7KN/m20.6m0.6m=11.1kN 拉杆应力=F/133=83.5f=215 N/mm2 故拉杆满足使用要求。4.4 侧板钢模板验算 4.4.1 侧压力的标准值 当采用内部振捣器,混凝土的浇筑速度在 6m/h 以下时,新浇的普通混凝土作用于模板的最大侧压力可按下式计算(桥梁施工工程师手册P171杨文渊):hkP 当 v/T0.035 时,h=1.53+3.8v/T;式中:P新浇混凝土对模板产生的最大侧压压力(KP);h有效压头高度(m);v混凝土浇筑速度(m/h);T混凝土入模时的温度();混凝土的容重(kN/m3);k外加剂影响修正
15、系数,不掺外加剂时取 k=1.0,掺缓凝作用的外加剂 -11-时 k=1.2;根据前述已知条件:因为:v/T=2/30=0.0670.035,所以 h1.53+3.8v/T=1.53+3.80.0671.785m 最大侧压力标准值为:P=Kh1.2261.78555.7kN/本工程中 新浇筑混凝土侧压力取 1.2 分项系数 振捣混凝土产生的荷载分项系数取 1.4 检算强度时荷载设计值为:P=1.255.7+1.44.072.44kN/m2;检算刚度时荷载标准值为:P=55.7 kN/m2 4.4.2 面板验算 (1)面板强度验算 面板支承于横肋和法兰之间,横肋净间距均为 325mm,法兰净间距
16、1980mm,新浇注砼侧压力值取 F=72.44KN/m2=0.0724N/mm2,面板按单向受力计算,按两跨连续计算,取 10mm 宽板带为计算单元,计算板单位面积上的均布荷载的设计值故 q=0.724N/mm,计算简图如图所示 按静荷载最大查得弯矩系数 Km=0.1 Mmax=Kmql2=0.10.7243252=7648Nmm Wx=bh2/6=1062/6=60mm2 故面板最大内力值为:=Mmax/(rxWx)=7648/(160)=127N/mm2f(=215N/mm2)满足要求 -12-(2)面板刚度验算:查表得挠度系数 Kf=0.521 刚度验算时取荷载标准值 55.7KN/m
17、2 fmax=Kfql4/(100EI)其中钢材弹性模量 E=2.06105N/mm2 I=bh3/12=1063/12=180mm4 故 fmax=0.5210.5573254/(1002.06105180)=0.87mm 满足施工要求。4.4.3 横肋强度、刚度验算 横肋采用10 槽钢,间距 325mm,在模板使用过程中模板的连续性,可以简化支撑在背杠(间距 700mm)上的为 2 跨连续梁计算。查得其截面力学特性为:Wx=39.7103mm3 x=19804mm4 求其线荷载 q=PL=72.444KN/m2325mm=23.5N/mm (2)强度验算 查表得弯矩系数 Km=-0.225
18、 故 Mmax=Kmql2=0.15523.57002=1.785106Nmm 故肋最大内力值 max=Mmax/W=1.785106/(39.7103)=50N/mm2f=215N/mm2 满足要求。(3)刚度验算 查表得挠度系数 Kf=0.912 fmax=Kfql4/(100EI)故 fmax=0.91223.513004/(1002.06105198104)=1.5mm 挠度满足要求。-13-4.4.4 背杠的验算 背杠采用 2 根14 热轧槽钢作为钢模板的支撑、支撑在竖肋上。受竖肋传递的集中荷载 p,可简化为受集中荷载的三跨梁计算(穿墙拉杆水平最大间距0.7m,垂直方向最大间距 1.
19、3m)。查得14a 截面力学特征为:WX=39.7103mm 3 IX=391.5103mm4(1)背杠强度验算 q=0.0724N/m21300mm=94.2N/mm 背杠上下下端为悬臂结构,验算下端支座 A 处强度:MA=qL12/2=94.26502/2=19.9106Nmm 2 根14 槽钢截面特征:W=161103mm3,I=783103mm4。A=MA/W=106/(161103)=123N/mm2f=215N/mm2 验算支座 B 处强度:MB 按不等跨连续梁在均布荷载作用下的最大内力系数查表得:MB=-0.245qL22=0.24594.213002=3.9107Nmm B=M
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