横通道二衬模板计算方案

大连市地铁一期工程209标段工程施工第1页红南区间1#竖井工区横通道模板计算方案1编制依据⑴《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2001；⑵《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166—2008；⑶《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162—2008；⑷《建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算》—中国物价出版社；⑸《建筑施工手册》—中国建筑工业出版社；⑹《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中国建筑工业出版社；⑺《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）⑻设计图纸及国家、地方强制性文件。2设计概况红南区间1#竖井深39.085m，横通道结构段长29.5m，施工竖井及横通道结构平面图详见图SD-05-006A。施做二衬时预留六个洞口，均设置环框梁。底板、侧墙和拱顶均采用双排纵横主筋加箍筋的配筋形式。所有尺寸和配筋详见红南区间1#竖井横通道施工图。3模板支撑设计1、模板的要求⑴本工程底板和侧墙模板均选用16厚的胶合板、双面刷环氧树脂，拱顶和环框梁采用定型多层组合钢模板。⑵本工程模板采用现场加工成型，加工前，按照构件尺寸绘制翻样图，将模板按部位进行编号。⑶该工程模板采用水性脱模剂，以防止钢筋受污染，影响装修质量。脱模剂涂刷前，应将模板上的混凝土、油污用扁铲清理干净，再用墩布擦干净，经检查合格后，才能涂刷脱模剂。用辊子在模板上滚涂脱模剂，要求涂刷均匀，没有涂刷，没有流坠，经检查合格，粘贴合格证后，方可使用。大连市地铁一期工程209标段工程施工第2页2、支撑体系⑴采用φ48×3.5钢管做支撑系统，钢管立柱底部应落在底板实处，顶部和侧墙应设可调支托，U形支托与楞梁两侧间如有间隙，必须楔紧，其螺杆伸出钢管顶部不得大于200mm，螺杆外径与立柱钢管内的间隙不得大于3mm，安装时应保证上下同心。⑵底板和侧墙次楞使用50×100mm的方木，主楞使用75×150mm的方木，拱顶使用型钢支架做主楞使用。型钢半径根据图纸形状加工。具体支撑体系见附图横通道支模图3、支架布置取柱网0.6×0.6m，横杆步距0.9m。4、支架搭设流程立杆定位放线→铺设底座→放置立杆→放置扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步…→设置剪刀撑→放置顶托→检查、验收4模板支架稳定性验算结构支架由底板面开始支承，侧墙由于高度较高，故而分两次浇注，第一次浇注高度5m，高于两侧预留洞一般高度，第二次浇注至半圆断面以下，低于5m，拱顶一次浇注成型，其余内部板墙由于后期施工需要，本次仅预留接茬钢筋，待后续施工完毕再进行浇注。计算式按最不利条件进行计算。选用脚手架的设计参数为：φ48mm，壁厚3.5mm（按照2.75mm计算）碗扣式钢管；其它计算参数为：立杆截面积A=391mm2；立杆的截面抵抗距W=（4.18×103）mm3；立杆回转半径i=16.0mm；弹性模量E=2.06×105N/mm2；钢材抗压、弯强度设计值f=205N/mm2。4.1侧墙模板支架稳定性验算⑴最大侧压力计算根据《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）给出混凝土侧压力计算公式：F1=0.22γct0β1β2ν1/2F2=γcH大连市地铁一期工程209标段工程施工第3页按上二式计算，并取二式中的较小值。式中：F—新浇砼对模板的最大侧压力（KN/m2）；γc—砼重力密度（25KN/m3）；t0—新浇砼的初凝时间（h）；当缺乏试验资料时，可采用to=200/(T+15)计算（T为混凝土的温度℃）；to=200/(25+15)=5h。V—砼的浇注速度，按商品砼罐车输送速度为40m3/h；侧墙厚0.50m、灌筑分段长度20m×2，则V=40/0.5/30/2=1.3m/h；H—墙最大浇注高度，H=4.15m；β1—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；取1.2。β2—砼坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15。取1.15。故而，经计算得：F1=0.22×25×5×1.2×1.15×1.31/2=43.27kN/m2F2=γcH=25×5=125KN/m2按取最小值，故最大侧压力为F1=43.27KN/m2⑵混凝土侧压力设计值F3=F1×1.2=43.27×1.2=51.92KN/m2⑶倾倒砼产生的侧压力（F4）：泵送砼水平荷载取2KN/m2，乘以分项系数取1.4；F4=2×1.4=2.8（KN/m2）⑷标准荷载T标=F3=51.92KN/m2（计算挠度时用）⑸设计荷载组合T计=F3+F4=51.92+2.8=54.72KN/m2（计算强度时用）大连市地铁一期工程209标段工程施工第4页⑹支架布置及强度验算取柱网0.6m×0.6m(纵向×横向)，横杆步距为0.9m（横向），则每根对撑横杆受力：0.6m×0.9m/根×5.472t/m2=2.955t/根。（两侧墙同时对称浇筑）σ=N/A=2.955×10×1000/391=75.575＜205N/mm2满足要求⑺对撑横杆的稳定性验算N/ΨA≤fΨ=N/Af=29550/(391×205)=0.369Ψ为轴心受压构件稳定系数按《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166—2008附录C查得长细比λ=136钢管的回转半径i=224/1dD=16mm由λ=L0/i可得立杆的允许长度即横杆的步距L0=λi=136×16=2176mm所以柱网的步距选择为0.6m满足要求。⑻模板计算侧墙面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。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，取单位宽度0.9m的面板作为计算单元。面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=90×1.62/6=38.4cm3；I=90×1.63/12=30.72cm4；模板面板的按照三跨连续梁计算（@200mm）。①强度计算最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下：M=0.1×5.472×0.9×0.22=0.0197t·m；21.0qlM大连市地铁一期工程209标段工程施工第5页面板最大应力计算值σ=197000/38400=5.13N/mm2；面板的抗弯强度设计值[f]=15N/mm2；面板的最大应力计算值为5.13N/mm2小于面板的抗弯强度设计值15N/mm2，满足要求。②挠度计算挠度计算公式为面板最大挠度计算值ω=0.677×（5.192×0.9）×2004/(100×9500×307200)=0.017mm；面板最大允许挠度[ω]=200/250=0.8mm；面板的最大挠度计算值0.017mm小于面板的最大允许挠度0.8mm，满足要求。⑼小方木计算（次楞拟设置50mm×100mm方木）柱网0.6m×0.6m，横杆步距0.9m，即50mm×100mm方木（竖向布置）间距选择为200mm，方木承受的线荷载为：q小方木计=5.472×0.2=1.094t/m，q小方木标=5.192×0.2=1.038t/m。M小方木max=1/8q计l2=1.094×0.92/8=0.111t·mW小方木=bh2/6=0.05×0.12/6=0.83×10-4m3σ小方木max=M小方木max/W=0.111/（0.83×10-4）=1337.35t/m2=13.37N/mm2＜[σ]=17N/mm2(东北落叶松)I小方木=bh3/12=50×1003/12=4.17×106mm4E小方木=10000N/mm2f小方木=5q标L4/384EI=5×10380×10-3×6004/（384×10000×4.17×106）=0.42mm＜L/400=1.5mm满足要求。⑽大方木计算（75mm×150mm方木）250/100677.04lEIqlωω大连市地铁一期工程209标段工程施工第6页柱网0.6m×0.9m，即75mm×150mm方木（横向布置）间距选择为900mm，方木承受的线荷载为：q大方木计=5.472×0.9=4.925t/m，q大方木计=5.192×0.9=4.673t/m。M大方木max=1/8q计l2=4.925×0.62/8=0.222t·mW大方木=bh2/6=0.075×0.152/6=2.8125×10-4m3σ大方木max=M大方木max/W大方木=0.222/2.8125×10-4=789.33t/m2=7.89N/mm2＜[σ]=17N/mm2(东北落叶松)I大方木=bh3/12=75×1503/12=21.094×106mm4E大方木=10000N/mm2f大方木=5q标L4/384EI=5×46730×10-3×6004/（384×10000×21.094×106）=0.374mm＜L/400=2.25mm满足要求。4.2拱顶（500mm）模板支架验算㈠荷载计算⑴砼自重：2.5×0.5=1.25t/m2⑵模板及支架自重：0.5t/m2⑶钢筋自重：1.1×0.5=0.55t/m2⑷标准荷载（计算挠度时用）q标=1.2×（2.25+0.5+0.55）=3.96t/m2⑸设计荷载组合（计算强度时用）q计=1.2×（2.25+0.5+0.55）=3.96t/m2㈡立杆的强度验算取柱网0.6m×0.6m(纵向×横向)，横杆步距为0.9m，则每根立杆受力：0.6m×0.6m/根×3.96t/m2=1.426t/根。单根立杆强度为1.426×10×1000/391=36.5N/mm2＜205N/mm2满足强度要求大连市地铁一期工程209标段工程施工第7页㈢立杆的稳定性验算N/ΨA≤fΨ=N/Af=14260/(391×205)=0.178式中：Ψ为轴心受压构件稳定系数按《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166—2008附录C查得长细比λ=202，而钢管的回转半径i=224/1dD=16mm，由λ=L0/i可得立杆的允许长度即横杆的步距L0=λi=202×16=3232mm。所以横杆的步距选择为0.9m满足要求。㈣模板计算模板面板为受弯构件，需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度0.6m的面板作为计算单元。面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=bh2/6=60×1.62/6=25.6cm3；I=bh3/12=60×1.63/12=20.48cm4；模板面板的按照三跨连续梁计算（@200mm）。⑴强度计算最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下：拱顶：M=0.1×（3.96×0.6）×0.22=0.0095t·m；面板最大应力计算值σ=M/W=95000/38400=2.47N/mm2；根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162—2008附录A表A3.1-1和表A3.1-2查的面板的抗弯强度设计值取[f]=15N/mm2；面板的最大应力计算值为2.45N/mm2小于面板的抗弯强度设计值15N/mm2，满足要求。⑵挠度计算根据《建筑施工手册》，刚度验算采用标准荷载，且不考虑震动荷载作用。挠度计算公式如下：21.0lqM计大连市地铁一期工程209标段工程施工第8页拱顶：面板最大挠度计算值ω=0.677×（3.96×0.6）×2004/(100×9500×307200)=0.008mm；面板最大允许挠度[ω]=200/250=0.8mm；面板的最大挠度计算值0.008mm小于面板的最大允许挠度0.8mm，满足要求。⑸小方木计算（模板下拟设置50mm×100mm方木）拱顶：柱网0.6m×0.6m，即50mm×100mm方木（垂直车站纵轴线布置）间距选择为200mm，方木承受的线荷载为：q小方木计=3.69×0.2=0.738t/mq小方木标=3.69×0.2=0.738t/mM小方木max=1/8q计l2=0.738×0.62/8=0.033t·mW小方木=bh2/6=0.05×0.12/6=0.83×10-4m3σ小方木max=M小方木max/W=0.033/（0.83×10-4）=39