模板及支架设计方案

1一、工程概况油~中区间明挖隧道全长658.862m，其中明挖暗埋段长318.862m，引道长340m，结构净宽4.9~10.2m，最小净高5.16m。采用明挖法施工，主体采用现浇钢筋混凝土结构。为了确保主体现浇钢筋混凝土的施工的质量与安全，现对模板及支架结构进行设计。二、编制依据及设计要求1、主体结构施工设计图纸。2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2001（2002年版）。3、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》。4、《土木工程施工手册》。5、保证工程结构和结构各部分形状尺寸和相互位置的正确。6、具有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇筑砼的自重和侧压力，以及在施工过程中所产生的荷载。7、构造简单、装拆方便，并便于钢筋的绑扎、安装和砼的浇筑，养护。8、侧壁板水平施工缝设置在底板顶面以上500处。9、模板的接缝不漏浆。三、结构选型本方案采用满堂红扣件式钢管（φ48x3.5mm）脚手架，纵横向加设斜支撑作为受力结构，间距为0.7m*0.7m*0.6m（横向间距*纵向间距*竖向间距）。模板采用表面光洁的建筑用木模板（酚醛胶）（18mm厚）。根据总体施工进度计划安排，共投入两套模板及支撑系统，每套模板满足一次能够施工30m主体结构。支架的具体布置形式见附图。四、结构选材钢管采用Q235焊接钢管，钢管之间靠扣件连接，钢管呈90度交叉连接采用直角扣件，钢管呈任意角度交叉连接采用回转扣件，钢管与钢管接长采用对接扣件，钢管顶部及侧墙位置钢管端部安设可调式“U”型支托搁置横杆，横杆采用120mm×120mm方木、肋条采用50mm×100mm方木，面板采用建筑用木模板（酚醛胶）（18mm厚）满铺，横杆竖向间距0.6m,纵向间距及横向间距均为0.7mm，肋条间距0.2m。五、荷载计算1顶板荷载：模板自重、新浇砼自重、钢筋自重、砼振动时产生的荷载：（1）恒载a.模板自重：取0.75kN/m2b.新浇筑砼自重：取24kN/m3即24×0.8=19.2kN/m22c.钢筋自重：取1.1kN/m3即1.1×0.8=0.88kN/m2（2）活载a.砼振动时产生的荷载：取2.0kN/m2b.施工人员及施工设备施加的荷载：取1.0kN/m2（3）支架设计荷载为：（0.75+19.2+0.88）×1.2+（2.0+1.0）×1.4=29.2kN/m22侧墙荷载：新浇筑砼对侧墙荷载、倾倒砼及浇捣混凝土时产生的水平荷载：（1）恒载新浇砼对侧墙模板压力取以下两式的较小值：F=0.22γct0ββV1/2F=γcH式中：F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）γc=24kN/m3t0=200/(20+15)=5.7h（t0为新浇混凝土的初凝时间）β1=1.2（外加剂影响系数）β2=1.15（混凝土坍落度影响系数）v=1.5m/hF=0.22γct0ββV1/2=50.9kN/m2F=γcH=24.0×6.0=144kN/m2取其较小值为F=50.9kN/m2（2）活载倾倒砼时产生的水平荷载：取4.0kN/m2（3）侧墙模板侧压力设计荷载为：F=50.9×1.2+4.0×1.4=66.68kN/m2六、模板承载力验算:对砼表面按外露面验算模板,按规定模板变形值不得大于模板构件计算跨度的1／400，按三跨连续梁简化计算。1侧墙模板验算：内楞间距取200mm,模板采用18mm厚建筑用木模板,取1000mm宽为计算单元。q=66.68kN/m2*1.0m=66.68kN/m；①按强度计算：M=q1l2/10=[fm]bh2/6l1=12610qbhfm=68.66618100013102=324.5mm②按刚度计算：ω=q1l4/（150*EI）=[ω]=1/4003l1=31400150qEI=33312*68.66*40018*1000*10*5.9*150=296mm＞l=200mm。满足要求。因顶板荷载比侧墙荷载小的多，顶板变形同样满足要求。2、内楞验算外楞间距取600mm，木内楞规格为50*100mm,间距取200mm。荷载：q=66.68*0.2=13.34kN/m①按内楞强度计算：l2=12610qbhfm=34.13*6100*50*13*102=901.16mm。②按刚度计算：ω=q1l4/（150*EI）=[ω]=1/400l2=3*3.15qI=312*34.13100*100*100*50*3.15=1038mm③按抗剪强度计算:最大剪力的计算公式如下：Q=ql/2+P/2截面抗剪强度必须满足：T=3Q/2bh[T]P=1.4*4*0.6*0.2=0.672kN其中最大剪力：Q=0.600×13.34/2+0.672/2=4.338kN；截面抗剪强度计算值T=3×4338/(2×50.000×100.000)=1.3N/mm2；截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；方木的抗剪强度为1.3等于1.3，满足要求3、外楞验算侧墙荷载远大于顶板荷载，侧墙托卡间距取700*600mm,外楞规格为120mm*120mm,外楞间距取600mm。荷载：q=0.6*66.68=40kN/m;①按强度计算:l3=12610qbhfm=40612013103=967mm②按刚度计算:l3=31400150qEI=3434012400120105.9150=1155mm托卡竖向间距600mm，纵向间距700mm＜967mm，满足要求。七、立杆的稳定性计算:4立杆的稳定性计算公式:其中N----立杆的轴心压力设计值(kN)：N=39.906kN；σ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；i----计算立杆的截面回转半径(cm)：i=1.58cm；A----立杆净截面面积(cm2)：A=4.89cm2；W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08cm3；σ--------钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2)；[f]----钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205.000N/mm2；Lo----计算长度(m)；如果完全参照《扣件式规范》，由公式(1)或(2)计算lo=k1uh(1)lo=(h+2a)(2)k1----计算长度附加系数，取值为1.155；u----计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.700；a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.200m；公式(1)的计算结果：立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×0.700=1.374m；Lo/i=1374.450/15.800=87.000；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=0.680；钢管立杆受压强度计算值；σ=39906.000/（0.680×489.000）=120.011N/mm2；立杆稳定性计算σ=120.011N/mm2小于[f]=205.000满足要求！公式(2)的计算结果：立杆计算长度Lo=h+2a=0.700+0.200×2=1.100m；Lo/i=1100.000/15.800=70.000；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=0.775；钢管立杆受压强度计算值；σ=39906.000/（0.775×489.000）=105.300N/mm2；立杆稳定性计算σ=105.300N/mm2小于[f]=205.000满足要求！如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算lo=k1k2(h+2a)(3)k1--计算长度附加系数按照表1取值1.243；k2--计算长度附加系数，h+2a=1.100按照表2取值1.039；公式(3)的计算结果：立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.243×1.039×(0.700+0.200×2)=1.421m；Lo/i=1420.625/15.800=90.000；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=0.661；5钢管立杆受压强度计算值；σ=39906.000/（0.661×489.000）=123.460N/mm2；立杆稳定性计算σ=123.460N/mm2小于[f]=205.000满足要求！八、钢管支架搭设钢管间接长采用对接扣件进行连接，在距离底板不大于200mm处设置纵横向扫地杆，扫地杆采用直角扣件固定。支架步距、纵距、横距及立杆垂直度符合规范要求。扣件螺栓拧紧力矩不应小于40N.m，且不应大于65N.m。每一段底板施工完成后，按照总体施工安排，进行支架搭设。钢管搭设时，立杆横杆及斜杆根据布置同步搭设，间距位置符合要求。钢管采用φ483.5钢管，钢管、扣件经过检验合格后方可使用。经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水。钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位。九、模板安装1、底板模板安装：施工底板，底板模板安装主要为底板堵头模板和底板顶面以上50cm部分侧墙模板的安装。垫层砼浇筑时，保证垫砼表面的平整度及垫层顶面标高的符合规范要求。垫层砼达到一定强度后，先将钢筋安装帮扎好，进行模板安装。底板模板的具体安装形式见附图。堵头模板采用拼装式木模进行安装。变形缝模板根据中埋式止水带设置，将设置成两块，并设置剪力杆安装孔。加强后浇带处施工缝根据钢筋配置施工图及预埋止水钢板位置将端模分成四块，在纵向钢筋位置预先钻孔。校正好标高、尺寸，在模板后面用方木、钢管脚手架进行加固，然后浇筑砼。侧墙模板安装在侧墙处根据保护层厚度设置砼垫块，将事先定做好的模板安放在垫块上，校正好标高、尺寸，在模板后面用方木、钢管脚手架进行加固，然后浇筑砼。2、顶模、侧模板安装：在模板安装前，先定好主支柱及支架，调节好支架顶标高、即顶板底面标高减去底模板及其下面横木厚度加预拱高度（1CM）。调节好侧支架尺寸，并用水平及斜向撑杆加固，然后将梁底模安装在支柱顶上，再进行两侧侧模安装及固定。最后安顶模板、钢筋，浇砼。十、模板拆除1、侧模：在侧墙砼强度达到设计要求的拆模强度后，方可拆除，注意侧墙砼保温，保湿养护。2、顶板底模：底模须在强度达设计要求强度时，且砼龄期达到14天后拆模。3、模板拆除时，先拆除连接件，再逐块拆除模板，拆放下的模板及零配件随拆随6运。不随意抛掷，避免丢失，模板应排放整齐，并派专人负责清理、维修，增加模板使用寿命。4、模板拆除时注意安全施工，防止模板脱落伤人。十一、劳动力组织根据现场实际工作内容：安装、固定脚手架，立模，安设堵头、止水带、止水条，劳动力组织安排如下：现场施工负责人：1人质检员:1人技术人员:1人电工:1人木工:8人架子工:20人普工：10人十二、设备组织1.电焊机:2台2.电钻:4台3.水准仪:1台4.经纬仪:1台5.电刨：2台6.紧固工具：若干7.电锯：2台十三、材料计划（按一套30m主体结构）1.建筑用木模板（酚醛胶）（18mm厚）:836m22.钢管(φ48):15484m（60吨）3.扣件:15510个（20吨）4.可调顶托775、可调侧托1085，共计2176个5.方木(6CM×12CM):48m3以上数量均未计损耗。十四、质量、安全、环境保护措施1.新钢管进场有产品质量合格证；钢管表面平直，无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。2.钢管采用φ48*3.5mm钢管，钢管端面切斜偏差1.7mm。3.新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。旧扣件使7用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁施工，出现滑丝的螺栓必须更换。新旧扣件均应进行防腐处理。4.杆件的设置和连接，及构造符合要求。5.立杆不得悬空。扣件不得松动。6.安装后的扣件螺栓拧紧力矩应采用扭力扳手检查，不合格的必须重新拧紧，直至合格位置。7.杆件间距（步距、纵距、横距）必须符合设计要求，最大偏差为±20mm，各杆件安装横平竖直，最大容许偏差为2‰。各主节点扣件中心点相互距离小于15CM，相邻对接扣件错开50CM以上。扣件螺栓拧紧力矩为：40~65N.m。剪刀撑斜杆与地面的倾角为45°~60°。8.为了确