2明挖隧道主體模板支架施工計算書

1、鄭州市市民公共服務中心核心區(qū)等9條道路等建設工程項目3標段明挖隧道主體模板支架施工計算書編 制： 審 核： 審 批： 中國建筑第七工程局有限公司鄭州市民公共服務中心道路工程3標項目部二零一四年十一月五日目 錄一、工程概況- 1 -二、計算依據- 1 -三、參數選取及荷載組合- 2 -3.1 部分荷載系數（荷載）取值- 2 -3.2荷載組合- 2 -3.3 材料力學性能參數- 2 -四、支架計算分析- 5 -4.1箱涵截面形式- 5 -4.3底板側模檢算- 7 -4.3.1模板的側壓力- 7 -4.3.2側模模板檢算- 7 -4.3.3側模方木小楞檢算- 8 -4.3.4側模雙鋼管背帶檢算- 9

2、 -4.3.5拉筋強度驗算- 10 -4.4側板鋼模板驗算- 10 -4.4.1側壓力的標準值- 10 -4.4.2面板驗算- 11 -4.4.3橫肋強度、剛度驗算- 12 -4.4.4背杠的驗算- 13 -4.4.5穿墻拉桿驗算- 14 -4.4.6吊桿螺栓及銷子強度校核- 14 -4.5側板鋼模板行走裝置驗算- 16 -4.5.1門架強度、剛度、穩(wěn)定性驗算- 17 -4.5.2行走底梁校核- 20 -4.6頂板內頂模檢算- 22 -4.6.1內頂模模板檢算- 22 -4.6.2內頂模方木小楞檢算- 22 -4.6.3內頂模方木大楞檢算- 24 -4.7頂板內模支架檢算- 25 -五、結論-

3、 26 -一、工程概況鄭州市興國路隧道工程（龍門路魚躍路），位于鄭州市市民公共文化服務區(qū)核心區(qū)內，沿規(guī)劃興國路道路布置，隧道西起龍門路路東，東至魚躍路路西。興國路隧道工程施工范圍（K0+40K1+690），全長1.65km，其中隧道封閉段長1260m。隧道標準段采用雙孔矩形鋼筋砼整體箱涵結構，隧道為雙向四車道布置，單孔凈寬為8.7m,單孔橫斷面布置為：0.125m(余寬)+0.5m（檢修通道）+0.5m(路緣帶)+7m（機動車道）+0.5m(路緣帶)+0.325m(防撞側石)。本隧道為鋼筋砼閉合框架結構，頂板最大覆土厚度約5m。隧道暗埋段中隔墻厚度0.6m，頂板厚度有1m、1.1m兩種規(guī)格，底

4、板厚度有1.1m、1.2m兩種規(guī)格，側墻厚度1m。為滿足結構不均勻沉降變形的需要，隧道結構以25m、30m、50m為一個節(jié)段，相鄰節(jié)段間設20mm變形縫。二、計算依據鄭州市市政工程勘測設計研究院：鄭州市民公共文化服務區(qū)興國路隧道工程（龍門路魚躍路）隧道主體工程施工圖設計；建筑施工模板安全技術規(guī)范（JGJ 162-2008）木結構設計規(guī)范（GB 50005-2003）建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范(JGJ 166-2008)鋼結構設計規(guī)范（GB 50017-2003）混凝土結構設計規(guī)范（GB 50010-2010）公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ 041-2011）公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)

5、范（JTJ 025-86）混凝土結構設計原理 高等教育出版社路橋施工計算手冊周水興等著 人民交通出版社建筑工程大模板技術規(guī)程JGJ74-2003 三、參數選取及荷載組合3.1 部分荷載系數（荷載）取值碗扣式鋼管支架自重（立柱、縱向水平桿、橫向水平桿、支承桿件、等）：38.4KN/m。新澆砼容重：26kN/m3模板自重(含內模、側模及方木)以砼自重的5%計施工人員、施工料具堆放、運輸荷載: 2.5kPa傾倒混凝土時產生的沖擊荷載：2.0kPa振搗混凝土產生的荷載: 2.0kPa（豎向荷載），4.0（水平荷載）3.2荷載組合計算模板強度、剛度:q=1.2(+)+1.4(+)計算腳手架強度、剛度:q

6、=1.2(+)+1.4(+)計算腳手架穩(wěn)定:q=1.2(+)+1.4(+)計算腳手架單肢立桿承載力：q=1.2(+)+1.4(+)3.3 材料力學性能參數1) 竹編膠合模板的強度設計值及彈性模量竹編膠合模板的強度設計值及彈性模量可按建筑施工模板安全技術規(guī)范（JGJ 162-2008）中附錄A.5.1規(guī)定選用。2) 木結構的強度設計值及彈性模量木結構中木材的強度設計值、彈性模量及調整系數可按木結構設計規(guī)范（GB 50005-2003）中第4.2.1條和第4.2.3條規(guī)定選用。3) 鋼管腳手架的強度設計及彈性模量鋼管腳手架的有關設計參數可按建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范(JGJ 166-20

7、08)中附錄B規(guī)定選用。4) 鋼材的強度設計值鋼結構中鋼材的強度設計值可按鋼結構設計規(guī)范（GB 50017-2003）中第3.4.1條規(guī)定選用。四、支架計算分析4.1箱涵截面形式4.2支架布置箱涵內模采用鋼管支架，支架立桿及水平桿采用外徑為48碗扣式鋼管支架，壁厚3.5mm，立桿步距120 cm，1.1、1.2m厚頂板縱橫向水平桿間距均為60cm，1m厚頂板縱橫向水平桿間距為6090cm。剪刀撐及斜橫桿采用外徑為48扣件式鋼管支架，壁厚3.5mm。橫橋向剪刀撐及縱橋向剪刀撐每隔4排（列）立桿設置一道，必要時根據現場施工情況，對剪刀撐進行加密。箱涵底板外模均采用15 mm的竹編膠合模板,小楞采用

8、50100mm方木，背帶采用雙鋼管對拉。側墻模板采用全鋼模板，面板6mm厚鋼板;橫肋10，間距為373mm，法蘭為帶鋼12mm100mm,背杠為14槽鋼，間距700mm。砼最大澆筑高度4.7m。拉桿用16三段式止水拉桿，拉桿水平間距70mm,垂直間距650mm,每塊模板用2件Tr366絲杠吊在行走架子上，以利于模板整體移動。模板見下圖。箱涵頂板內模和外模均采用15 mm的竹編膠合模板,內模小楞采用50100mm方木,大楞采用100100mm方木, 外模小楞采用50100mm方木，背帶采用雙鋼管對拉。4.3底板側模檢算模板的側壓力新澆筑的混凝土作用于模板的最大側壓力標準值，可按下列公式計算，并取

9、其中的較小值：其中， c=25KN/m3；t06；11.2；21.0；v0.6；因此，P=0.222561.21.00.61/2=30.7KPaP=251.7=42.5KPa30.7KPa所以，取P=30.7KPa有效壓頭高度：h= F /c =30.7/25=1.23側模模板檢算內側模模板采用15 mm的竹編膠合模板,直接擱置于方木小楞上, 方木小按間距L=0.25米布置，按3跨連續(xù)梁考慮，取1m寬進行驗算。竹編膠合模板的力學性能指標按建筑施工模板安全技術規(guī)范（JGJ 162-2008）中的5 層15mm厚考慮，則：fjm35MPa，E=9898MPa。按3跨連續(xù)梁驗算，其計算模型如下：截面

10、參數及材料力學性能指標W=bh2/6=1000152/6=37500mm3I=bh3/12=1000153/12=281250mm4荷載組合q=1.230.7+1.44.0=42.4 KN.m強度檢算Mmaxql2/1042.40.252/100.27KN.mmaxMmax/W0.27106/375007.2MPa 35 MPa (滿足要求)剛度檢算f ql4/(150EI)42.42504/(1509898281250)0.4mm250/4000.63mm (滿足要求)側模方木小楞檢算方木小楞擱置于竹膠板上，小楞方木規(guī)格為50100mm, 背帶按間距L=0.6米布置，小楞亦按連續(xù)梁考慮。方木

11、的力學性能指標按木結構設計規(guī)范（GB 50005-2003）中的TC-13類木材并考慮露天條件、設計使用年限、濕材等條件進行調整，則：fm130.91.10.911.6MPa，E=101030.851.10.9=8.4103MPa。按三跨連續(xù)梁來計算，模型如下：截面參數及材料力學性能指標W=bh2/6=501002/6=83333.3mm3I=bh3/12=501003/12=4166666.6mm4荷載組合q=（1.230.7+1.44.0）0.25=10.6kN/m強度檢算Mmaxql2/1010.60.62/100.38KN.mmaxMmax/W0.38106/83333.34.56MP

12、a 11.6MPa(滿足要求)剛度檢算f ql4/(150EI)10.66004/(15084004166666.6)0.26mm600/4001.5mm(滿足要求)側模雙鋼管背帶檢算背帶擱置于方木小楞上，背帶規(guī)格為248mm鋼管，壁厚3.5mm, 按照2.8mm計算，拉筋按間距L=0.6米布置，小楞亦按連續(xù)梁考慮。fm205MPa，E=2.05105MPa。按三跨連續(xù)梁來計算，模型如下：截面參數及材料力學性能指標W=50802=10160mm3I=1219002=241800mm4荷載組合q=（1.230.7+1.44.0）0.6=25.4kN/m強度檢算Mmaxql2/1025.40.62

13、/100.91KN.mmaxMmax/W0.91106/1016089.6MPa 205MPa(滿足要求)剛度檢算f ql4/(150EI)25.46004/(150205000241800)0.44mm600/4001.5mm(滿足要求)拉筋強度驗算拉桿水平距離600mm，垂直距離600mm，現以1個拉桿為例計算其強度。拉桿由14圓鋼車制作成M13螺紋凈面積為133mm2。單個拉桿受力F=PA=30.7KN/m20.6m0.6m=11.1kN拉桿應力=F/133=83.5f=215 N/mm2故拉桿滿足使用要求。4.4側板鋼模板驗算側壓力的標準值 當采用內部振搗器，混凝土的澆筑速度在6m/h

14、以下時，新澆的普通混凝土作用于模板的最大側壓力可按下式計算（橋梁施工工程師手冊P171楊文淵）：當v/T0.035時，h=1.53+3.8v/T;式中：P新澆混凝土對模板產生的最大側壓壓力（KP）;h有效壓頭高度（m）；v混凝土澆筑速度（m/h）；T混凝土入模時的溫度（）；混凝土的容重（kN/m3）；k外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取k=1.0，摻緩凝作用的外加劑時k=1.2；根據前述已知條件：因為： v/T=2/30=0.0670.035， 所以 h1.53+3.8v/T=1.53+3.80.0671.785m最大側壓力標準值為：P=Kh1.2261.78555.7kN/本工程中 新澆筑混

15、凝土側壓力取1.2分項系數 振搗混凝土產生的荷載分項系數取1.4檢算強度時荷載設計值為：P= 1.255.7+1.44.072.44kN/m2；檢算剛度時荷載標準值為：P= 55.7 kN/m2面板驗算 (1)面板強度驗算面板支承于橫肋和法蘭之間，橫肋凈間距均為325mm，法蘭凈間距1980mm, 新澆注砼側壓力值取F=72.44KN/m2=0.0724N/mm2，面板按單向受力計算，按兩跨連續(xù)計算，取10mm寬板帶為計算單元，計算板單位面積上的均布荷載的設計值故q=0.724N/mm，計算簡圖如圖所示按靜荷載最大查得彎矩系數Km= 0.1Mmax=Kmql2=0.10.7243252=764

16、8NmmWx=bh2/6=1062/6=60mm2故面板最大內力值為：=Mmax/(rxWx)=7648/(160)=127N/mm2f(=215N/mm2)滿足要求（2）面板剛度驗算：查表得撓度系數Kf=0.521 剛度驗算時取荷載標準值55.7KN/m2fmax=Kfql4/(100EI)其中鋼材彈性模量E=2.06105N/mm2I=bh3/12=1063/12=180mm4故fmax=0.5210.5573254/(1002.06105180)=0.87mm滿足施工要求。橫肋強度、剛度驗算橫肋采用10槽鋼，間距325mm,在模板使用過程中模板的連續(xù)性，可以簡化支撐在背杠（間距700mm

17、）上的為2跨連續(xù)梁計算。查得其截面力學特性為：Wx=39.7103mm3 x=19804mm4求其線荷載q=PL =72.444KN/m2325mm=23.5N/mm （2）強度驗算 查表得彎矩系數Km= -0.225故Mmax=Kmql2=0.15523.57002=1.785106Nmm故肋最大內力值max=Mmax/W=1.785106/(39.7103)=50N/mm2f=215N/mm2滿足要求。（3）剛度驗算 查表得撓度系數Kf=0.912fmax=Kfql4/(100EI)故fmax=0.91223.513004/(1002.06105198104)=1.5mm撓度滿足要求。背杠

18、的驗算背杠采用2根14熱軋槽鋼作為鋼模板的支撐、支撐在豎肋上。受豎肋傳遞的集中荷載p,可簡化為受集中荷載的三跨梁計算（穿墻拉桿水平最大間距0.7m,垂直方向最大間距1.3m）。查得14a 截面力學特征為：WX=39.7103mm 3 IX=391.5103mm4（1）背杠強度驗算 q=0.0724N/m21300mm=94.2N/mm背杠上下下端為懸臂結構，驗算下端支座A處強度：MA=qL12/2=94.26502/2=19.9106Nmm2根14槽鋼截面特征：W=161103mm3,I=783103mm4。A=MA/W=106/(161103)=123N/mm2f=215N/mm2驗算支座B

19、處強度：MB按不等跨連續(xù)梁在均布荷載作用下的最大內力系數查表得：MB= -0.245qL22=0.24594.213002=3.9107NmmB=MB/W=3.9107/(783103)=50N/mm2f=215N/mm2均滿足要求（2）背杠剛度驗算如上圖為一不等跨連續(xù)梁，BC=1300mm，跨度最大，故主要驗算跨的撓度。根據建筑結構靜力計算手冊，梁在均布荷載作用下的最大撓度fmax=系數qL4/24EI,而系數與1=4Mc/qL32及K2=4MB/q L32有關。Ma= qL12/2=94.265002/2=19.9106NmmMB=由以上計算所得結果，即3.9107 Nmm故1=4Ma/q

20、L32=419.9106/(94.213002)=0.5K2=4MB/q L32 =43.9106/(94.213002)=0.1根據1 、K2查表得系數為：0.115故fmax=0.115qL4/24EI=0.11594.213004/(242.06105783104)=0.8mm背杠強度及剛度均滿足施工要求穿墻拉桿驗算拉桿水平距離700mm，垂直距離650mm，現以1個拉桿為例計算其強度。拉桿由16圓鋼車制作成M14螺紋凈面積為201mm2。單個拉桿受力F=PA=72.44KN/m20.65m0.7m=32.9kN拉桿應力=F/201=164f=215 N/mm2故拉桿滿足使用要求。吊桿螺

21、栓及銷子強度校核（1）吊桿絲杠強度校核a、絲杠強度每塊模板上有2個吊裝位置，每根吊桿承載1塊鋼模板重量，考慮到絲杠構造要求，絲杠吊桿定為Tr366,每塊鋼模板重量約為12KN。絲杠Tr366有效截面積為A=432mm 使用中只承受模板重量12KN絲杠強度=F/A=28 N/mm2f=215 N/mm2絲杠強度滿足施工要求b、中間鋼管強度校核中間鋼管為方鋼605 其橫截面積A=1100 mm2方管所受拉應力=F/A=11 N/mm2f=215 N/mm2C、焊縫強度計算絲杠絲母厚度50mm,以角焊縫焊接于鋼管，焊腳高度5mm,焊縫為周邊滿焊，焊縫有效面積1125 mm2，焊縫受拉強度設計值查鋼結

22、構設計規(guī)范ft=160 N/mm2焊縫承受應力=F/A=11 N/mm2160 N/mm2焊縫滿足施工要求。（2）銷子強度校核銷子承受剪應力 ，剪應力為f=12KN,材料抗剪設計值查規(guī)范fv=120 N/mm2 ，銷子見下圖銷子剪切面積A=490 mm2 。銷子受剪應力fv/=12000N/490 mm2 =24.5 N/mm2120 N/mm2銷子滿足施工要求。4.5側板鋼模板行走裝置驗算 行走裝置正面 行走裝置側面門架強度、剛度、穩(wěn)定性驗算主梁強度剛度驗算主梁由20a工字鋼和方管80805、50503組成，每榀門架承受三塊鋼模板重量和施工荷載。門架計算見圖簡化如下：把門架梁簡化為桁架，主梁

23、為20a工字鋼，考慮到結構需要，在主梁上用方管焊接花架。F1= F2 = F3=12KN N1、 N2、為支座反力， N3為剪刀撐連接點，對鋼梁的支撐力作用可以忽略不計。鋼梁材料截面特性為:WX=237103mm3 IX=2369104mm4 。鋼梁簡化為下圖；利用內力及變位的疊加原理，分別求出F1、F2 對鋼梁的彎矩及下撓度之值，然后在疊加。本例中P= F1F1對鋼梁的內力，=x/L=0.16 =a/L=0.16 =b/L=0.8 L=2500 a=400 b=1300AC段Vx=0 AC段M=0 AC段fx=(Pb2L/6EI)(3-3)CB段Mx=- F1(L-a) BC段fx=(Pb2

24、L/6EI)(3-)BC段Vx=-F1 Mb=Pb 故：BC段Vx=-F1=12000N f1x=(12000198022500)/(62.061052369104) (3-0.8)=4mmBC 段彎矩Mx=- F1(L-a)=-120002100=25.2106N.mmBC段應力為1= Mx/WX=105N/ mm2F2對鋼梁的內力，=x/L= 0.732 =a/L=0.732 =b/L=0.27 L=2500 a=1830 b=670AC段Vx=0 AC段M=0 AC段fx=(Pb2L/6EI)(3-3)CB段Mx=- F1(L-a) BC段fx=(Pb2L/6EI)(3-)BC段Vx=-

25、F1 Mb=Pb 故：BC段Vx=-F1=12000N f2x=(1200067022500)/(62.061052369104) (3-0.8)=1mmBC 段彎矩Mx=- F1(L-a)=-12000670=8.04106N.mmBC段應力為2= Mx/WX=34N/ mm2鋼梁左端掛有2片模板鋼梁應力=1+2=139 N/ mm2鋼梁撓度f= f1x+ f2x=5mm鋼梁強度和剛度滿足施工要求。因鋼梁有平面外支撐6處，故鋼梁平面外穩(wěn)定不在校核。門架鋼柱校核門架鋼柱四面都有支撐，平面外穩(wěn)定不在校核，僅校核強度和平面內穩(wěn)定。鋼柱為H20010058門架柱校核荷載最大的1個。荷載P=21200

26、0N 柱高H=6025mmH型鋼字鋼橫截面積A=2757 mm2荷載分項系數取1.2鋼柱強度1= P/A=1.2212000/2757=11N/mm2鋼柱穩(wěn)定：X-X軸 IX=1880104mm4鋼柱下部有支座，上部也有橫梁支撐。鋼柱軸壓力設計值p=28800N，型鋼支撐的計算長度l0=l=0.856000=5.1m。Q235鋼材的強度設計值為215N/mm2，H20010058的截面特征為A=27.57cm2,ix=8.25cm，iy=2.21cm。整體穩(wěn)定性驗算： 軸壓桿的長細比為x=l0/ix=61.8 x=150 =1.2212000/0.6452757=28.3411N/mm2 f=

27、215 N/mm2此型鋼屬于B類截面，查軸壓桿穩(wěn)定系數表得由于型鋼截面無孔洞削弱，故可不計算強度。根據鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003,5.1.2條規(guī)定：支撐型鋼的整體穩(wěn)定性為：N/xA=28800/2757=10.5 N/mm2f=215 N/mm2故整體穩(wěn)定性滿足要求。局部穩(wěn)定性驗算：翼緣板（根據鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003,5.4.1條規(guī)定）：如上圖所示，翼緣板外伸寬度為b=48mm，厚度t=8mm。 b/t=48/8=6=16.8故翼緣局部穩(wěn)定性滿足要求。腹板（根據鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003,5.4.2條規(guī)定）：腹板高度為h0=184mm，厚度tw=5mm。

28、h0/ tw=36.8(25+0.5)=55.9故腹板局部穩(wěn)定性滿足要求。行走底梁校核底梁采用30a工字鋼，底梁支撐鋼柱，每根鋼柱下面設有機械千金頂，故只校核鋼柱位置處底梁的穩(wěn)定性。局部穩(wěn)定性驗算，工字鋼腹板上設有加勁肋32a工字鋼底梁上取1處,計算其受力情況，其荷載標準值為P0=12KN+2KN+2KN=18KN， 分項系數取1.2， 設計荷載為P=21.6KN。查得32a工字鋼 A=67.12cm2 ix=12.25cm，iy=2.44cm。支座處腹板受力面積A=9.5mm250mm=2375 mm2腹板高度為h0=290mm，厚度tw=9.5mm。腹板處l0=l=0.85290=246.

29、5mm軸壓桿的長細比為y=l0/iy= 24.4y=150 =1.2212000/0.6452375=33N/mm2 f=215 N/mm2此型鋼屬于B類截面，查軸壓桿穩(wěn)定系數表得由上面計算得出底梁穩(wěn)定性滿足施工要求。4.6頂板內頂模檢算內頂模模板檢算內頂模模板采用15 mm的竹編膠合模板,直接擱置于方木小楞上, 方木小楞按間距L=0.26米布置，按3跨連續(xù)梁考慮，取1m寬進行驗算。竹編膠合模板的力學性能指標按建筑施工模板安全技術規(guī)范（JGJ 162-2008）中的5 層15mm厚考慮，則：fjm35MPa，E=9898MPa。按3跨連續(xù)梁驗算，其計算模型如下：截面參數及材料力學性能指標W=b

30、h2/6=1000152/6=37500mm3I=bh3/12=1000153/12=281250mm4荷載組合q=1.2（26.01.2）1.05+1.4（2.5+2.0+2.0）=48.4 KN.m強度檢算Mmaxql2/1048.40.262/100.33KN.mmaxMmax/W0.33106/375008.8MPa 35 MPa (滿足要求)剛度檢算f ql4/(150EI)48.42604/(1509898281250)0.53mm260/4000.65mm (滿足要求)內頂模方木小楞檢算內頂模方木小楞擱置于方木大楞上，小楞方木規(guī)格為50100mm, 1.2m厚頂板方木大楞按間距L

31、=0.6米布置，1m厚頂板方木大楞按間距L=0.9米布置，小楞亦按連續(xù)梁考慮。方木的力學性能指標按木結構設計規(guī)范（GB 50005-2003）中的TC-13類木材并考慮露天條件、設計使用年限、濕材等條件進行調整，則：fm130.91.10.911.6MPa,E=101030.851.10.9=8.4103MPa。按三跨連續(xù)梁來計算，模型如下：截面參數及材料力學性能指標W=bh2/6=501002/6=83333.3mm3I=bh3/12=501003/12=4166666.6mm4荷載組合1.2m厚頂板：q=1.226.01.21.05+1.4（2.5+2.0+2.0）0.26=12.58kN

32、/m1m厚頂板：q=1.226.011.05+1.4（2.5+2.0+2.0）0.26=10.88kN/m強度檢算1.2m厚頂板：Mmaxql2/1012.580.62/100.45KN.mmaxMmax/W0.45106/83333.35.4MPa 11.6MPa (滿足要求)1m厚頂板：Mmaxql2/1010.880.92/100.88KN.mmaxMmax/W0.88106/83333.310.56MPa 11.6MPa (滿足要求)剛度檢算1.2m厚頂板：f ql4/(150EI)12.586004/(15084004166666.6)0.31mm600/4001.5mm (滿足要求)1m厚頂板：f ql4/(150EI)10.889004/(15084004166666.6)1.36mm600/4001.5mm (滿足要求)內頂模方木大楞檢算內頂模方木大楞擱置于支架頂托上，大楞方木規(guī)格為100100mm, 頂托按間距L=0.6m布置，大楞亦按連續(xù)梁考慮。方木的力學性能指標按木結構設計規(guī)范（GB 50005-2003）中的TC-13類木材并考慮露天條件、設計使用年限、濕材等條件進行