明挖隧道主体结构模板施工方案

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明挖隧道主体结构模板施工方案

9.2侧墙模板荷载标准值计算

按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:

F=0.22γtβ1β2V1/2

分别计算得17.031kN/m2、72kN/m2新建南京至安庆城际铁路某标段(实施)施工组织设计,取较小值17.031kN/m2作为本工程计算荷载。计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=17.031kN/m2;倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=3kN/m2。

9.3侧墙模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。根据《建筑施工手册》,强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在次楞上的三跨连续梁计算。

M=0.1q1l2+0.117q2l2

新浇混凝土侧压力设计值q1=1.2×17.031×0.6×0.9=11.036kN/m

倾倒混凝土侧压力设计值q2=1.4×3×0.60×0.90=2.268kN/m

其中0.90为按《施工手册》取的临时结构折减系数。面板的最大弯矩:M=0.1×11.036×3002+0.117×2.268×3002=1.23×105N·mm

按以下公式进行面板抗弯强度验算:

W=bh2/6=600×15.0×15.0/6=2.25×104mm3

V=0.6q1l+0.617q2l

其中q1=11.036kN/m,q2=2.268kN/m

V=0.6×11.036×300+0.617×2.268×300=2406.3N

截面抗剪强度必须满足:

τ=3V/(2bhn)≤fv

根据《建筑施工手册》,刚度验算采用标准荷载,不考虑振动荷载作用。

ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250

面板的最大允许挠度值:[ν]=1.2mm;面板的最大挠度计算值:ν=0.677×10.22×3004/(100×6000×1.69×105)=0.553mm小于面板的最大允许挠度值[ν]=1.2mm,满足要求!

9.4侧墙模板主次楞的计算

⑴次楞直接承受模板传递的荷载,按均布荷载作用下三跨连续梁计算。

本工程中,次楞采用木方,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=6×8×8/6×2=128cm3

I=6×8×8×8/12×2=512cm4

次楞最大弯矩按下式计算:

M=0.1q1l2+0.117q2l2

新浇混凝土侧压力设计值q1:1.2×17.031×0.3×0.9=5.518kN/m

倾倒混凝土侧压力设计值q2:1.4×3×0.30×0.90=1.134kN/m,其中0.90为折减系数。次楞的最大弯矩:M=0.1×5.518×6002+0.117×1.134×6002=2.46×105N·mm

次楞的抗弯强度应满足下式:

次楞的最大应力计算值:σ=2.46×105/1.28×105=1.9N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!

最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:

V=0.6q1l+0.617q2l

其中,V-次楞承受的最大剪力

新浇混凝土侧压力设计值q1:1.2×17.031×0.3×0.9/2=2.759kN/m

倾倒混凝土侧压力设计值q2:1.4×3.00×0.3×0.9/2=0.567kN/m,其中,0.90为折减系数。

V=0.6×2.759×600.0+0.617×0.567×600.0=1203.2N

截面抗剪强度必须满足下式:

τ=3V/(2bhn)

次楞截面的受剪应力计算值:

τ=3×1203.2/(2×60.0×80.0×2)=0.188N/mm2小于次楞截面的抗剪强度设计值fv=1.5N/mm2,满足要求!

根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。挠度验算公式如下:

ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250

次楞的最大挠度计算值:ν=0.677×10.22/2×6004/(100×9000×5.12×106)=0.097mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=2.4mm,满足要求!

⑵主楞承受次楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中,主楞采用圆钢管,直径48mm,壁厚3.5mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.08cm3I=12.19cm4E=206000N/mm2

主楞计算剪力图(kN)

主楞计算弯矩图(kN·m)

P=1.2×17.03×0.3×0.6+1.4×3×0.3×0.6=4.435kN

主楞计算跨度(对拉螺栓水平间距):l=600mm

主楞的最大应力计算值:σ=3.59×105/9.46×103=38N/mm2小于主楞的抗弯强度设计值f=205N/mm2,满足要求!

主楞截面抗剪强度必须满足:

主楞截面的受剪应力计算值:

τ=2×3259.7/978=6.67N/mm2小于主楞截面抗剪强度设计值fv=120N/mm2,满足要求!

主楞的最大挠度计算值:ν=0.376mm

主楞的最大容许挠度值:[ν]=2.4mm

主楞的最大挠度计算值ν=0.376mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=2.4mm,满足要求!

横向间距或排距0.90m,纵距0.90m,步距1.20m,立杆上端伸出至模板支撑点长度0.35m,模板支架搭设高度5.66m,采用的钢管(mm):Φ48×3.5,板底支撑连接方式为方木支撑,立杆承重连接方式为可调托座。

模板与木板自重(kN/m2):0.5混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.5

施工均布荷载标准值(kN/m2):1

面板采用胶合面板,厚度为15mm,板底支撑采用方木。

面板弹性模量E(N/mm2):9500面板抗弯强度设计值(N/mm2):13

木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400木方的间隔距离(mm):300

木方弹性模量E(N/mm2):9000木方抗弯强度设计值(N/mm2):13

木方的截面宽度(mm):60木方的截面高度(mm):80;

托梁材料为:钢管(双钢管):Ф48×3.5

顶板的计算厚度(mm):750;

顶板支撑架荷载计算单元

模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度

模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=90×1.52/6=33.75cm3

I=90×1.53/12=25.312cm4

模板面板的按照三跨连续梁计算。

①静荷载为钢筋混凝土板和模板面板的自重(kN/m)

q1=25.5×0.75×0.9+0.5×0.9=17.66kN/m

②活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)

q2=1×0.9=0.9kN/m

其中:q=1.2×17.66+1.4×0.9=22.452kN/m

最大弯矩M=0.1×22.452×3002=202068N·m

面板最大应力计算值σ=M/W=202068/33750=5.987N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250

其中q=q1=22.452kN/m

面板最大挠度计算值ν=0.677×22.452×3004/(100×9500×25.312×104)=0.51mm小于面板最大允许挠度[ν]=300/250=1.2mm满足要求!

10.3模板支撑方木的计算

方木按照三跨连续梁计算,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=b×h2/6=6×8×8/6=64cm3

I=b×h3/12=6×8×8×8/12=256cm4

(1)静荷载为钢筋混凝土板和模板面板的自重(kN/m)

q1=25.5×0.3×0.75+0.5×0.3=5.888kN/m

(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)

q2=1×0.3=0.3kN/m

均布荷载q=1.2×q1+1.4×q2=1.2×5.888+1.4×0.3=7.486kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×7.486×0.92=0.606kN·m

方木最大应力计算值σ=M/W=0.606×106/64000=9.47N/mm2小于

方木的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2满足要求!

截面抗剪强度必须满足:

τ=3V/2bhn<[τ]

其中最大剪力:V=0.6×7.486×0.9=4.042kN

方木受剪应力计算值τ=3×4.042×103/(2×60×80)=1.263N/mm2小于方木抗剪强度设计值[τ]=1.4N/mm2满足要求!

ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250

均布荷载q=q1=5.888kN/m

最大挠度计算值ν=0.677×5.888×9004/(100×9000×2560000)=1.135mm小于最大允许挠度[ν]=900/250=3.6mm满足要求!

托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算

托梁采用:钢管(双钢管):Ф48×3.5

W=10.16cm3,I=24.38cm4

集中荷载P取纵向板底支撑传递力,P=5.91kN

最大弯矩Mmax=1.419kN·m

最大变形Vmax=1.856mm

最大支座力Qmax=19.307kN

最大应力σ=1418826.579/10160=139.48N/mm2小于托梁的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

托梁的最大挠度为1.856mm小于900/150与10mm,满足要求!

10.5模板支架立杆荷载设计值(轴力)

作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容

(1)脚手架的自重(kN):

NG1=0.158×5.3=0.838kN

(2)模板的自重(kN)

NG2=0.5×0.9×0.9=0.405kN

(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)

NG3=25.5×0.75×0.9×0.9=15.491kN

经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=16.734kN

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载

经计算得到,活荷载标准值NQ=(1+2)×0.9×0.9=2.43kN

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算

N=1.2NG+1.4NQ=23.483kN

张家港新乐路施工组织设计10.6立杆的稳定性计算

σ=N/(φA)≤[f]

l0=h+2a=1.2+0.35×2=1.9m

l0/i=1900/15.8=120

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.458公路隧道施工组织设计(技术标施组)

钢管立杆的最大应力计算值σ=23483/(0.458×489)=104.853N/mm2

小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

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