模板及支架设计方案

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*0.7 m *0.6 m（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120 mm×120mm方木、肋条采用50 mm×100 mm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/m2

b.新浇筑砼自重： 取24 kN/m3 即24×0.8=19.2kN/m2

1

c.钢筋自重： 取1.1kN/m3 即1.1×0.8=0.88 kN/m2 （2）活载

a.砼振动时产生的荷载： 取2.0 kN/m2 b.施工人员及施工设备施加的荷载： 取1.0 kN/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/m2 2 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=0.22γct0ββV1/2 F=γcH

式中：F —新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）

γc=24kN/m3

t0=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/h

F=0.22γct0ββV1/2=50.9kN/m2 F=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]bh2/6

10fmbh210?13?1000?182l1= == 324.5mm

6q16?66.68② 按刚度计算：ω=q1l/（150*EI）=[ω]=1/400

4

2

150EI3150*9.5*103*1000*183l1=3==296mm＞l=200mm。

400q1400*66.68*12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/m

① 按内楞强度计算： l2=

10fmbh210*13*50*1002 ==901.16mm。 6q16*13.344

② 按刚度计算：ω=q1l/（150*EI）=[ω]=1/400 l2=15.3*350*100*100*100I =15.3*3=1038mm

13.34*12q③ 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=0.672 kN

其中最大剪力： Q = 0.600×13.34/2+0.672/2 = 4.338 kN；

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] = 1.300 N/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:

10fmbh210?13?1203l3 = == 967mm

6q16?40② 按刚度计算:

150EI3150?9.5?103?1204l3=3=

400q1400?12?40=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:

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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 = 39.906 kN； 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 = 1.58 cm； A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.89 cm2； W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3； 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] =205.000 N/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 = 0.200 m； 公式(1)的计算结果：

立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.155×1.700×0.700 = 1.374 m； 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） = 120.011 N/mm2； 立杆稳定性计算 σ= 120.011 N/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 = 1.100 m； 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） = 105.300 N/mm2； 立杆稳定性计算 σ= 105.300 N/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) = 1.421 m； 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 ；

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