2明挖隧道主体模板支架施工计算书

1、郑州市市民公共服务中心核心区等9条道路等建设工程项目3标段明挖隧道主体模板支架施工计算书编 制： 审 核： 审 批： 中国建筑第七工程局有限公司郑州市民公共服务中心道路工程3标项目部二零一四年十一月五日目 录一、工程概况- 1 -二、计算依据- 1 -三、参数选取及荷载组合- 2 -3.1 部分荷载系数（荷载）取值- 2 -3.2荷载组合- 2 -3.3 材料力学性能参数- 2 -四、支架计算分析- 5 -4.1箱涵截面形式- 5 -4.3底板侧模检算- 7 -4.3.1模板的侧压力- 7 -4.3.2侧模模板检算- 7 -4.3.3侧模方木小楞检算- 8 -4.3.4侧模双钢管背带检算- 9

2、 -4.3.5拉筋强度验算- 10 -4.4侧板钢模板验算- 10 -4.4.1侧压力的标准值- 10 -4.4.2面板验算- 11 -4.4.3横肋强度、刚度验算- 12 -4.4.4背杠的验算- 13 -4.4.5穿墙拉杆验算- 14 -4.4.6吊杆螺栓及销子强度校核- 14 -4.5侧板钢模板行走装置验算- 16 -4.5.1门架强度、刚度、稳定性验算- 17 -4.5.2行走底梁校核- 20 -4.6顶板内顶模检算- 22 -4.6.1内顶模模板检算- 22 -4.6.2内顶模方木小楞检算- 22 -4.6.3内顶模方木大楞检算- 24 -4.7顶板内模支架检算- 25 -五、结论-

3、 26 -一、工程概况郑州市兴国路隧道工程（龙门路鱼跃路），位于郑州市市民公共文化服务区核心区内，沿规划兴国路道路布置，隧道西起龙门路路东，东至鱼跃路路西。兴国路隧道工程施工范围（K0+40K1+690），全长1.65km，其中隧道封闭段长1260m。隧道标准段采用双孔矩形钢筋砼整体箱涵结构，隧道为双向四车道布置，单孔净宽为8.7m,单孔横断面布置为：0.125m(余宽)+0.5m（检修通道）+0.5m(路缘带)+7m（机动车道）+0.5m(路缘带)+0.325m(防撞侧石)。本隧道为钢筋砼闭合框架结构，顶板最大覆土厚度约5m。隧道暗埋段中隔墙厚度0.6m，顶板厚度有1m、1.1m两种规格，底

4、板厚度有1.1m、1.2m两种规格，侧墙厚度1m。为满足结构不均匀沉降变形的需要，隧道结构以25m、30m、50m为一个节段，相邻节段间设20mm变形缝。二、计算依据郑州市市政工程勘测设计研究院：郑州市民公共文化服务区兴国路隧道工程（龙门路鱼跃路）隧道主体工程施工图设计；建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）木结构设计规范（GB 50005-2003）建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)钢结构设计规范（GB 50017-2003）混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2011）公路桥涵钢结构及木结构设计规

5、范（JTJ 025-86）混凝土结构设计原理 高等教育出版社路桥施工计算手册周水兴等著 人民交通出版社建筑工程大模板技术规程JGJ74-2003 三、参数选取及荷载组合3.1 部分荷载系数（荷载）取值碗扣式钢管支架自重（立柱、纵向水平杆、横向水平杆、支承杆件、等）：38.4KN/m。新浇砼容重：26kN/m3模板自重(含内模、侧模及方木)以砼自重的5%计施工人员、施工料具堆放、运输荷载: 2.5kPa倾倒混凝土时产生的冲击荷载：2.0kPa振捣混凝土产生的荷载: 2.0kPa（竖向荷载），4.0（水平荷载）3.2荷载组合计算模板强度、刚度:q=1.2(+)+1.4(+)计算脚手架强度、刚度:q

6、=1.2(+)+1.4(+)计算脚手架稳定:q=1.2(+)+1.4(+)计算脚手架单肢立杆承载力：q=1.2(+)+1.4(+)3.3 材料力学性能参数1) 竹编胶合模板的强度设计值及弹性模量竹编胶合模板的强度设计值及弹性模量可按建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）中附录A.5.1规定选用。2) 木结构的强度设计值及弹性模量木结构中木材的强度设计值、弹性模量及调整系数可按木结构设计规范（GB 50005-2003）中第4.2.1条和第4.2.3条规定选用。3) 钢管脚手架的强度设计及弹性模量钢管脚手架的有关设计参数可按建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-20

7、08)中附录B规定选用。4) 钢材的强度设计值钢结构中钢材的强度设计值可按钢结构设计规范（GB 50017-2003）中第3.4.1条规定选用。四、支架计算分析4.1箱涵截面形式4.2支架布置箱涵内模采用钢管支架，支架立杆及水平杆采用外径为48碗扣式钢管支架，壁厚3.5mm，立杆步距120 cm，1.1、1.2m厚顶板纵横向水平杆间距均为60cm，1m厚顶板纵横向水平杆间距为6090cm。剪刀撑及斜横杆采用外径为48扣件式钢管支架，壁厚3.5mm。横桥向剪刀撑及纵桥向剪刀撑每隔4排（列）立杆设置一道，必要时根据现场施工情况，对剪刀撑进行加密。箱涵底板外模均采用15 mm的竹编胶合模板,小楞采用

8、50100mm方木，背带采用双钢管对拉。侧墙模板采用全钢模板，面板6mm厚钢板;横肋10，间距为373mm，法兰为带钢12mm100mm,背杠为14槽钢，间距700mm。砼最大浇筑高度4.7m。拉杆用16三段式止水拉杆，拉杆水平间距70mm,垂直间距650mm,每块模板用2件Tr366丝杠吊在行走架子上，以利于模板整体移动。模板见下图。箱涵顶板内模和外模均采用15 mm的竹编胶合模板,内模小楞采用50100mm方木,大楞采用100100mm方木, 外模小楞采用50100mm方木，背带采用双钢管对拉。4.3底板侧模检算模板的侧压力新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值，可按下列公式计算，并取

9、其中的较小值：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有效压头高度：h= F /c =30.7/25=1.23侧模模板检算内侧模模板采用15 mm的竹编胶合模板,直接搁置于方木小楞上, 方木小按间距L=0.25米布置，按3跨连续梁考虑，取1m宽进行验算。竹编胶合模板的力学性能指标按建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）中的5 层15mm厚考虑，则：fjm35MPa，E=9898MPa。按3跨连续梁验算，其计算模型如下：截面

10、参数及材料力学性能指标W=bh2/6=1000152/6=37500mm3I=bh3/12=1000153/12=281250mm4荷载组合q=1.230.7+1.44.0=42.4 KN.m强度检算Mmaxql2/1042.40.252/100.27KN.mmaxMmax/W0.27106/375007.2MPa 35 MPa (满足要求)刚度检算f ql4/(150EI)42.42504/(1509898281250)0.4mm250/4000.63mm (满足要求)侧模方木小楞检算方木小楞搁置于竹胶板上，小楞方木规格为50100mm, 背带按间距L=0.6米布置，小楞亦按连续梁考虑。方木

11、的力学性能指标按木结构设计规范（GB 50005-2003）中的TC-13类木材并考虑露天条件、设计使用年限、湿材等条件进行调整，则：fm130.91.10.911.6MPa，E=101030.851.10.9=8.4103MPa。按三跨连续梁来计算，模型如下：截面参数及材料力学性能指标W=bh2/6=501002/6=83333.3mm3I=bh3/12=501003/12=4166666.6mm4荷载组合q=（1.230.7+1.44.0）0.25=10.6kN/m强度检算Mmaxql2/1010.60.62/100.38KN.mmaxMmax/W0.38106/83333.34.56MP

12、a 11.6MPa(满足要求)刚度检算f ql4/(150EI)10.66004/(15084004166666.6)0.26mm600/4001.5mm(满足要求)侧模双钢管背带检算背带搁置于方木小楞上，背带规格为248mm钢管，壁厚3.5mm, 按照2.8mm计算，拉筋按间距L=0.6米布置，小楞亦按连续梁考虑。fm205MPa，E=2.05105MPa。按三跨连续梁来计算，模型如下：截面参数及材料力学性能指标W=50802=10160mm3I=1219002=241800mm4荷载组合q=（1.230.7+1.44.0）0.6=25.4kN/m强度检算Mmaxql2/1025.40.62

13、/100.91KN.mmaxMmax/W0.91106/1016089.6MPa 205MPa(满足要求)刚度检算f ql4/(150EI)25.46004/(150205000241800)0.44mm600/4001.5mm(满足要求)拉筋强度验算拉杆水平距离600mm，垂直距离600mm，现以1个拉杆为例计算其强度。拉杆由14圆钢车制作成M13螺纹净面积为133mm2。单个拉杆受力F=PA=30.7KN/m20.6m0.6m=11.1kN拉杆应力=F/133=83.5f=215 N/mm2故拉杆满足使用要求。4.4侧板钢模板验算侧压力的标准值 当采用内部振捣器，混凝土的浇筑速度在6m/h

14、以下时，新浇的普通混凝土作用于模板的最大侧压力可按下式计算（桥梁施工工程师手册P171杨文渊）：当v/T0.035时，h=1.53+3.8v/T;式中：P新浇混凝土对模板产生的最大侧压压力（KP）;h有效压头高度（m）；v混凝土浇筑速度（m/h）；T混凝土入模时的温度（）；混凝土的容重（kN/m3）；k外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取k=1.0，掺缓凝作用的外加剂时k=1.2；根据前述已知条件：因为： v/T=2/30=0.0670.035， 所以 h1.53+3.8v/T=1.53+3.80.0671.785m最大侧压力标准值为：P=Kh1.2261.78555.7kN/本工程中 新浇筑混

15、凝土侧压力取1.2分项系数 振捣混凝土产生的荷载分项系数取1.4检算强度时荷载设计值为：P= 1.255.7+1.44.072.44kN/m2；检算刚度时荷载标准值为：P= 55.7 kN/m2面板验算 (1)面板强度验算面板支承于横肋和法兰之间，横肋净间距均为325mm，法兰净间距1980mm, 新浇注砼侧压力值取F=72.44KN/m2=0.0724N/mm2，面板按单向受力计算，按两跨连续计算，取10mm宽板带为计算单元，计算板单位面积上的均布荷载的设计值故q=0.724N/mm，计算简图如图所示按静荷载最大查得弯矩系数Km= 0.1Mmax=Kmql2=0.10.7243252=764

16、8NmmWx=bh2/6=1062/6=60mm2故面板最大内力值为：=Mmax/(rxWx)=7648/(160)=127N/mm2f(=215N/mm2)满足要求（2）面板刚度验算：查表得挠度系数Kf=0.521 刚度验算时取荷载标准值55.7KN/m2fmax=Kfql4/(100EI)其中钢材弹性模量E=2.06105N/mm2I=bh3/12=1063/12=180mm4故fmax=0.5210.5573254/(1002.06105180)=0.87mm满足施工要求。横肋强度、刚度验算横肋采用10槽钢，间距325mm,在模板使用过程中模板的连续性，可以简化支撑在背杠（间距700mm

17、）上的为2跨连续梁计算。查得其截面力学特性为：Wx=39.7103mm3 x=19804mm4求其线荷载q=PL =72.444KN/m2325mm=23.5N/mm （2）强度验算 查表得弯矩系数Km= -0.225故Mmax=Kmql2=0.15523.57002=1.785106Nmm故肋最大内力值max=Mmax/W=1.785106/(39.7103)=50N/mm2f=215N/mm2满足要求。（3）刚度验算 查表得挠度系数Kf=0.912fmax=Kfql4/(100EI)故fmax=0.91223.513004/(1002.06105198104)=1.5mm挠度满足要求。背杠

18、的验算背杠采用2根14热轧槽钢作为钢模板的支撑、支撑在竖肋上。受竖肋传递的集中荷载p,可简化为受集中荷载的三跨梁计算（穿墙拉杆水平最大间距0.7m,垂直方向最大间距1.3m）。查得14a 截面力学特征为：WX=39.7103mm 3 IX=391.5103mm4（1）背杠强度验算 q=0.0724N/m21300mm=94.2N/mm背杠上下下端为悬臂结构，验算下端支座A处强度：MA=qL12/2=94.26502/2=19.9106Nmm2根14槽钢截面特征：W=161103mm3,I=783103mm4。A=MA/W=106/(161103)=123N/mm2f=215N/mm2验算支座B

19、处强度：MB按不等跨连续梁在均布荷载作用下的最大内力系数查表得：MB= -0.245qL22=0.24594.213002=3.9107NmmB=MB/W=3.9107/(783103)=50N/mm2f=215N/mm2均满足要求（2）背杠刚度验算如上图为一不等跨连续梁，BC=1300mm，跨度最大，故主要验算跨的挠度。根据建筑结构静力计算手册，梁在均布荷载作用下的最大挠度fmax=系数qL4/24EI,而系数与1=4Mc/qL32及K2=4MB/q L32有关。Ma= qL12/2=94.265002/2=19.9106NmmMB=由以上计算所得结果，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根据1 、K2查表得系数为：0.115故fmax=0.115qL4/24EI=0.11594.213004/(242.06105783104)=0.8mm背杠强度及刚度均满足施工要求穿墙拉杆验算拉杆水平距离700mm，垂直距离650mm，现以1个拉杆为例计算其强度。拉杆由16圆钢车制作成M14螺纹净面积为201mm2。单个拉杆受力F=PA=72.44KN/m20.65m0.7m=32.9kN拉杆应力=F/201=164f=215 N/mm2故拉杆满足使用要求。吊杆螺

21、栓及销子强度校核（1）吊杆丝杠强度校核a、丝杠强度每块模板上有2个吊装位置，每根吊杆承载1块钢模板重量，考虑到丝杠构造要求，丝杠吊杆定为Tr366,每块钢模板重量约为12KN。丝杠Tr366有效截面积为A=432mm 使用中只承受模板重量12KN丝杠强度=F/A=28 N/mm2f=215 N/mm2丝杠强度满足施工要求b、中间钢管强度校核中间钢管为方钢605 其横截面积A=1100 mm2方管所受拉应力=F/A=11 N/mm2f=215 N/mm2C、焊缝强度计算丝杠丝母厚度50mm,以角焊缝焊接于钢管，焊脚高度5mm,焊缝为周边满焊，焊缝有效面积1125 mm2，焊缝受拉强度设计值查钢结

22、构设计规范ft=160 N/mm2焊缝承受应力=F/A=11 N/mm2160 N/mm2焊缝满足施工要求。（2）销子强度校核销子承受剪应力 ，剪应力为f=12KN,材料抗剪设计值查规范fv=120 N/mm2 ，销子见下图销子剪切面积A=490 mm2 。销子受剪应力fv/=12000N/490 mm2 =24.5 N/mm2120 N/mm2销子满足施工要求。4.5侧板钢模板行走装置验算 行走装置正面 行走装置侧面门架强度、刚度、稳定性验算主梁强度刚度验算主梁由20a工字钢和方管80805、50503组成，每榀门架承受三块钢模板重量和施工荷载。门架计算见图简化如下：把门架梁简化为桁架，主梁

23、为20a工字钢，考虑到结构需要，在主梁上用方管焊接花架。F1= F2 = F3=12KN N1、 N2、为支座反力， N3为剪刀撑连接点，对钢梁的支撑力作用可以忽略不计。钢梁材料截面特性为:WX=237103mm3 IX=2369104mm4 。钢梁简化为下图；利用内力及变位的叠加原理，分别求出F1、F2 对钢梁的弯矩及下挠度之值，然后在叠加。本例中P= F1F1对钢梁的内力，=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 段弯矩Mx=- F1(L-a)=-120002100=25.2106N.mmBC段应力为1= Mx/WX=105N/ mm2F2对钢梁的内力，=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 段弯矩Mx=- F1(L-a)=-12000670=8.04106N.mmBC段应力为2= Mx/WX=34N/ mm2钢梁左端挂有2片模板钢梁应力=1+2=139 N/ mm2钢梁挠度f= f1x+ f2x=5mm钢梁强度和刚度满足施工要求。因钢梁有平面外支撑6处，故钢梁平面外稳定不在校核。门架钢柱校核门架钢柱四面都有支撑，平面外稳定不在校核，仅校核强度和平面内稳定。钢柱为H20010058门架柱校核荷载最大的1个。荷载P=21200

26、0N 柱高H=6025mmH型钢字钢横截面积A=2757 mm2荷载分项系数取1.2钢柱强度1= P/A=1.2212000/2757=11N/mm2钢柱稳定：X-X轴 IX=1880104mm4钢柱下部有支座，上部也有横梁支撑。钢柱轴压力设计值p=28800N，型钢支撑的计算长度l0=l=0.856000=5.1m。Q235钢材的强度设计值为215N/mm2，H20010058的截面特征为A=27.57cm2,ix=8.25cm，iy=2.21cm。整体稳定性验算： 轴压杆的长细比为x=l0/ix=61.8 x=150 =1.2212000/0.6452757=28.3411N/mm2 f=

27、215 N/mm2此型钢属于B类截面，查轴压杆稳定系数表得由于型钢截面无孔洞削弱，故可不计算强度。根据钢结构设计规范GB50017-2003,5.1.2条规定：支撑型钢的整体稳定性为：N/xA=28800/2757=10.5 N/mm2f=215 N/mm2故整体稳定性满足要求。局部稳定性验算：翼缘板（根据钢结构设计规范GB50017-2003,5.4.1条规定）：如上图所示，翼缘板外伸宽度为b=48mm，厚度t=8mm。 b/t=48/8=6=16.8故翼缘局部稳定性满足要求。腹板（根据钢结构设计规范GB50017-2003,5.4.2条规定）：腹板高度为h0=184mm，厚度tw=5mm。

28、h0/ tw=36.8(25+0.5)=55.9故腹板局部稳定性满足要求。行走底梁校核底梁采用30a工字钢，底梁支撑钢柱，每根钢柱下面设有机械千金顶，故只校核钢柱位置处底梁的稳定性。局部稳定性验算，工字钢腹板上设有加劲肋32a工字钢底梁上取1处,计算其受力情况，其荷载标准值为P0=12KN+2KN+2KN=18KN， 分项系数取1.2， 设计荷载为P=21.6KN。查得32a工字钢 A=67.12cm2 ix=12.25cm，iy=2.44cm。支座处腹板受力面积A=9.5mm250mm=2375 mm2腹板高度为h0=290mm，厚度tw=9.5mm。腹板处l0=l=0.85290=246.

29、5mm轴压杆的长细比为y=l0/iy= 24.4y=150 =1.2212000/0.6452375=33N/mm2 f=215 N/mm2此型钢属于B类截面，查轴压杆稳定系数表得由上面计算得出底梁稳定性满足施工要求。4.6顶板内顶模检算内顶模模板检算内顶模模板采用15 mm的竹编胶合模板,直接搁置于方木小楞上, 方木小楞按间距L=0.26米布置，按3跨连续梁考虑，取1m宽进行验算。竹编胶合模板的力学性能指标按建筑施工模板安全技术规范（JGJ 162-2008）中的5 层15mm厚考虑，则：fjm35MPa，E=9898MPa。按3跨连续梁验算，其计算模型如下：截面参数及材料力学性能指标W=b

30、h2/6=1000152/6=37500mm3I=bh3/12=1000153/12=281250mm4荷载组合q=1.2（26.01.2）1.05+1.4（2.5+2.0+2.0）=48.4 KN.m强度检算Mmaxql2/1048.40.262/100.33KN.mmaxMmax/W0.33106/375008.8MPa 35 MPa (满足要求)刚度检算f ql4/(150EI)48.42604/(1509898281250)0.53mm260/4000.65mm (满足要求)内顶模方木小楞检算内顶模方木小楞搁置于方木大楞上，小楞方木规格为50100mm, 1.2m厚顶板方木大楞按间距L

31、=0.6米布置，1m厚顶板方木大楞按间距L=0.9米布置，小楞亦按连续梁考虑。方木的力学性能指标按木结构设计规范（GB 50005-2003）中的TC-13类木材并考虑露天条件、设计使用年限、湿材等条件进行调整，则：fm130.91.10.911.6MPa,E=101030.851.10.9=8.4103MPa。按三跨连续梁来计算，模型如下：截面参数及材料力学性能指标W=bh2/6=501002/6=83333.3mm3I=bh3/12=501003/12=4166666.6mm4荷载组合1.2m厚顶板：q=1.226.01.21.05+1.4（2.5+2.0+2.0）0.26=12.58kN

32、/m1m厚顶板：q=1.226.011.05+1.4（2.5+2.0+2.0）0.26=10.88kN/m强度检算1.2m厚顶板：Mmaxql2/1012.580.62/100.45KN.mmaxMmax/W0.45106/83333.35.4MPa 11.6MPa (满足要求)1m厚顶板：Mmaxql2/1010.880.92/100.88KN.mmaxMmax/W0.88106/83333.310.56MPa 11.6MPa (满足要求)刚度检算1.2m厚顶板：f ql4/(150EI)12.586004/(15084004166666.6)0.31mm600/4001.5mm (满足要求)1m厚顶板：f ql4/(150EI)10.889004/(15084004166666.6)1.36mm600/4001.5mm (满足要求)内顶模方木大楞检算内顶模方木大楞搁置于支架顶托上，大楞方木规格为100100mm, 顶托按间距L=0.6m布置，大楞亦按连续梁考虑。方木的力学性能指标按木结构设计规范（GB 50005-2003）中的TC-13类木材并考虑露天条件、设计使用年限、湿材等条件进行