涵洞模板支架及计算培训

1、Useful Documents 一、适用范围 本作业队辖区 8 个框架涵、 4 个框构桥。 二、作业准备 2.1 内业技术准备 开工前各工点技术员必须 熟悉规范和技术标准 ，认真学习实施性施工组织设计， 图纸一到必须立即组织图纸会审，澄清有关技术问题，涵洞支架搭设前完成支架、模 板的计算，并绘制出图纸， 不得由作业队工人凭经验施工支架及模板 。原则上使用钢 模板，当使用竹胶模板时应报项目部同意。 对施 工人员进行技术交底 ，对参加技术员及操作工人进行技术培训，培训工作由 各工点技术负责人主持。 2.2 人工、材料、机具准备 督促涵洞工班长落实支架模板情况，检查工班人员数量是否满足工期要求，核

2、实 钢筋加工机械、模板加工机械、吊机、水泵养护材料等是否进场，数量是否满足要求， 以免误工。 3、技术要求 满足业主及验标的要求，特别是站场内涵洞及框架桥外观必须要保证。 4、施工程序 基坑开挖 地质核查 基底处理底板施工支架、模板浇筑前请安质部组织， 工程部、青安岗相关人员参加验收支架及模板浇筑边墙及顶板 养护拆模修补 5、施工要求 技术员要有责任感及使命感，你们的决定将影响到施工过程中的安全和工程的质 量。因此技术人员一定要严谨，懒惰、马虎、浮躁都是技术人员要摈弃的坏习惯。技 术要用数据说话，所以作为技术员一定要懂得结构分析，最好学会一门有限元软件。 对于支架模板是技术员最常见的问题，也是

3、容易出问题的地方。支架出问题轻则 Useful Documents Useful Documents 爆模，重则死人，下面是几个支架问题的事故案例，希望大家引以为戒 荷载主云要有南：机场引桥支架垮塌涵洞支架垮塌一死一伤 1 、模板支架自重 木材比重 8AN/m 3；钢材比重为 78.5AN/m 3；定型钢模根据实际估算，一般轻型 钢模约 75Ag/m 2，较高的墩身模板也可以能达到近 200Ag/m 2。 2、浇筑混凝土的竖向重量 根据标号不同，一般来说含筋率小于 2% 的钢筋混凝土容重可取 25AN/m 3，本工 程涵洞混凝土为 C40 ，配筋率也比较高，我们计算时候取 26AN/m 3；素

4、混凝土根据标 号不同一般为 24 25AN/m 3； 3、施工荷载 主要是人员，材料堆放等荷载，可以取 2.5APa ； 4 、倾倒混凝土的竖向冲击荷载 本工程可以取 2APa 5 、振捣产生的竖向荷载 振捣棒产生的激振力，取 2APa ； 6、其它竖向荷载，如大雪荷载，本工程不计； 7 、新浇筑混凝土对侧模板的压力； 混凝土侧压力与水压力类似，计算公式为 Pm=A h （A：修订系数， 砼容重， h 有效压头），见下图。 Useful Documents Useful Documen ts 图5.1-1 混凝土侧压力计算简图 但不同的是混凝土会凝结、有粘聚力，完全按照水压力计算结果会偏大。当

5、混凝 土浇筑速度较快， 大于混凝土初凝时间时， h 取浇筑结构物的高度。 当混凝土浇注速度 在 6m/h 以下时候， h 按照以下公式计算： v/t 0.035 时 h=0.22+24.9 v/t ；（公式 5-1 ） v 是浇筑速度， m/h 。 t 是浇筑混凝土温度，下同。 v/t0.035 时： h=1.53+3.8 v/t （公式 5-2 ） 本工程涵洞浇筑速度 V 按照 1.5m/h 计算（实际浇筑速度控制在 1.1m/h 以内）， h=1.53+3.8 1.5/30=1.72m ； A 取 1，=26ANm 3， 侧压力 Pm=44.72APa 。 8、倾倒混凝土时产生的水平荷载

6、按照 4APa 计算； 9、振捣产生的水平力 忽略； 10 、风水平荷载 忽略； 11 、流水压力、船、漂浮物撞击力。 忽略。 在设计时计算承载力的时候底模荷载组合为上述荷载的1 、2 、3、4、5、6 项， 验算刚度时候只要 1、2、 6 项即可。侧模承载力计算 7、8 项，刚度验算急招第 7 项 即可。 Useful Documents Useful Documents 5.1.2 材料力学特性 A3 钢材杨氏模量 E=2.1e 11Pa，抗拉力按照 170Mpa ，纯弯曲正应力 w 可适 当提高到 181MPa ，剪应力 =100MPa 。 优质木材制成的木方顺纹抗拉力 按照 13Mpa

7、 计算，较差的木材顺纹抗拉力 =8Mpa 。 我们涵洞所用的拉杆为粗制螺栓，由于螺栓削弱了钢材的界面所以药按照削弱后 的净面积算螺杆的力学性能，如下： 表5.1-1 粗制螺栓的力学性能 螺栓直径 螺纹直径 净面积 容许拉力 （mm ） (mm) (mm2) (N) (Agf) 12 9.85 76.2 12954 1290 14 11.55 104.8 17812 1780 16 13.55 144.2 24514 2450 18 14.93 175.1 29762 2970 20 16.93 225.1 38269 3820 22 18.93 281.4 47845 4785 5.1.3 刚

8、度要求 外漏模板容许挠度为 L/400 ，隐蔽工程模板为 L/250 。另外还要求钢面板挠度不大 于 1.5mm ，背带不大于 3mm 。 5.2 结构计算 单跨简支梁的均布荷载 q L2 弯矩 M q L 公式 5-3 5qL84 挠度 = 5qL 公式 5-4 384EI 如果背带大于 5 跨，可按照连续梁来计算： Useful Documents Useful Documents 弯矩 M q L 公式 5-5 qL140 挠度 = qL 公式 5-6 150EI 可以对比，多跨连续梁比简支梁计算弯矩小了 20% ，而挠度则几乎小了 1 倍。合 理的结构设计可以大大减小结构内力。希望大家

9、在现场中把现场情况用理论来解释， 并通过理论知识来解决现场实际问题。 本工程考虑到目前几个涵洞工人的操作水平，施工中出于安全考虑，还是按照简 支梁来计算。 背带和拉杆对于模板刚 提高起着很大 作用。 了保证稳定，一般来说 每块钢 模上最好有 2 处支撑 。计 算时， 背带承担为改 带两 侧格子 q 各一半的力。 背带 按照简支梁计算 M ，其中 q=P m a ， 计算见图如下： 图 5.2-1 背带最大间距简图 而= M Pm a L2 f W 8W 反算处水平背带最大间距 L 8pwaf 以涵 11 为例：竖直背带为 635 和 2 48 2.5 建筑钢管， Pm=44.72APa ，考

10、虑 4APa 倾倒冲击力， P=48.72APa ，其水平背带上拉杆间距为 1m ，则水平背带间距 L0.6m ，实际为 0.5m 。 事实上，本工程模板拉杆选用的为 16 车丝钢筋，每根拉杆的许用拉力为 2.45t （蝶形扣手拉力为 2.6t ），混凝土加上混凝土倾倒的冲击力对模板的侧压力在 50APa 左右，因此水平及竖直背带组成的格子面积应该不大于 24500/50000=0.49m 2，也就 是说 拉杆水平间距与竖直间距的乘积要小于 0.5 以内 才能保证拉杆不拉断。 水平背带的受力计算： M= 2 Pm a L2 2 48.72 0.5 12 =3.045AN.m Useful Do

11、cuments Useful Documents 水平背带为 2636，截面模量 W=2 6cm 3=12cm 3。 水平背带的应力 =M/W=253.8Mpa ，远大于 =170MPa 。可见水平拉杆间距 过大。可以通过几个方面的措施来改善：放慢浇筑速度以减小混凝土压力，当速度 放慢到 1.1m/h 时候，应力降低到原来的 67% ，为 169.3MPa 基本可满足强度要求。 减小混凝土初凝时间，减小塌落度。拉杆间距调整到 75cm ，若拉杆间距不调整， 通过加强支撑来减小水平背带的计算跨度或者是加塞木方 810cm 厚木方。 面板 2 模板的长宽比大于 2 时可视为单向简支板， 其跨中最大

12、弯矩 M q L ，L 取较短 8 的边长。 若长宽比小于 2 ，应视为四面简支板，可查手册计算。 以涵 11 为例，其面板厚度为 5mm ，面板长宽为 0.5m ，查弯矩 M R=0.0368 48720 0.5 0.5 2=224.112N m ，W=50 0.526=2.08cm 3。 =224.112 2.08=107.7MPa ，挠度查表计算后为 3.5mm ，为计算跨度的 1/143 ， 超过了允许 L/400 的要求。 其它 支架竖向受力主要是计算钢管是否失稳，木方、底模受力计算，与上类似，施工 时注意支架的间距除了满足受力要求外还应结合模板的支撑。由于支架垮塌的后果是 灾难性的

13、，一根钢管失稳后，力立刻转移到周围的钢管上，若周围钢管不能承受，整 个支架就会垮塌，昆明某工地就是因为支架拆除过早，混凝土还未完全凝固，有个工 人拆除了钢管，结果引发整个支架垮塌，造成了数人死伤，因此支架应该偏于保守， 不能受力太大，应该以稳定控制。本工程涵洞不高，抗倾覆可以不验算。 5.3 模板检查要点 1、模板安装前要涂模板漆，安装后复核模板尺寸，检查有无影响混凝土外观的缝 隙（缝隙的危害在于浇筑时会漏浆，影响混凝土强度和抗渗性能，并且拆模后会产生 Useful Documents Useful Documents 错台，影响外观。） 2、钢筋保护层，客专对耐久性要求很高，保护层的厚度要求

14、是一定不能马虎，将 来会有超声波检查。 3、模板交界处、背带悬臂处应特别留意，错台，涨模多是发生在这些位置。特别 是竹胶模板，交界处一定要有通长的木方。 4 、拉杆间距、拉杆直径是否正确。有无和 16 和12 混用的情况，拉杆螺栓是 否上紧、拧死。蝶形扣有无裂纹。根据上面计算，我们知道，水平 1m 的拉杆间距偏 大，基本上用到了材料允许应力的极限，所以要着重检查是不是每个拉杆都上紧了， 5、涵洞要充分利用钢管支撑，在支架设计时，要有意识的把 支架的水平杆与模板 7、由于混凝土的侧压力是最重要的荷载， 留意混凝土塌 异常应立即停止浇 常见简支梁悬臂梁的弯矩及挠度 板后，支架本身要加斜撑，撑到 平

15、背带设在一个高度，以利于用支架支撑。 撑。 6、模板支撑本身要稳定，比如一根木方上的支撑不少于 、附录：常用钢结构及结构力学 8、承重支架模板拆除时混凝土强度应该达到 75% 以上。 控制好浇注速度。浇筑过程中应有专人检查模板变形情况，如有 地面上。 知识 图6-1 常见梁计算见图 利用虚功原理及位移互等原理求解位移 这几个基本的计算见图可以合成复杂结构的位移。一般静定结构利用虚功原理求 解。虚功原理对于变形体系表述为：对于变形体系， 外力所做虚功等于变形虚功 。变 Useful Documents Useful Documents 形体内力虚功为 Wi MMds FFdskFsFsds Wi

16、= s s EI EA GA 后面两项为轴力及剪力影响，非常小，对于梁来说可忽略。即变形虚功 MMds Wi=，根据虚功原理 F=Wi 当需要计算某点 位移时 ，只需要在该 点施加 单位 为 1 的力 ，则 1 MMds =Wi=。当EI为常数、梁为直线且 M 或M至少有一个是直线时，可利用图 EI 乘法代替积分运算。 三角函数 sin( + )=sin cos +cos sin cos( + )=cos cos -sin sin sin2 =2sin cos cos =2cos 2-1=1-2sin 2 材料力学任意截面正应力及切应力 ( a ，a ) x y x - yr cos2 sin

17、2 2 x - y sin2 cos2 ( y ，xy) ( x ，xy) 图 6-2 应力圆 推导： a= 圆心坐标 +Rcos( +2 ) x y ar cos(2 ) 2 x y =r (cos cos2sinsin 2 ) x y x y = cos2 sin2 ) 22 同理可推导 a 根据图 6-2 可以看出， 在同一个受力状态下 ：某点的受力 R+ R是个常数 主应力公式 Useful Documents Useful Documents maR min x y （x -y）2 2 最大、最小主应力公式 6-1 maR min (x -y)2 2 切应力公式 6-2 2 折算应力

18、 第一强度理论：材料最大拉应力达到某个极限时就会断裂，用公式表示r1。 主要适用于脆性材料拉伸。 第二强度理论：材料最大拉应变达到某个极限时就会断裂，用公式表示r2= 1- （2+ 3）。主要适用于脆性材料的压缩，如混凝土、石头，当铸铁在拉压二向应 力状态下，且压应力较大时候，结果比较接近。这个强度理论较少用。 第三强度理论：材料最切应力达到某个极限时就会断裂，用公式表示r3= 1-3 。主要适用于塑性材料的屈服。 第四强度理论：材料最大畸变能密度达到某个极限时就会断裂，用公式表示 1 2 2 2 r4= （1-2）2 （2 -2）2 （1 -3）2 。主要适用于塑性材料。 2 第一、第二强度理论主要