1、西城快線(北站路至疏港大道)公路工程第二 標段(K1+300 K4+300)蓋板涵墻身模板支架受力驗算書中國鐵建編制：審核：審批：中國鐵建港航局集團有限公司西城快線公路工程第二標段項目經理部二零一七年九月二十二日目錄一、編制依據. 1二、工程概況. 1三、方案確定. 1四、施工設計. 1五、內模拼裝及支撐 1六、模板、支架荷載及螺栓計算 4涵洞墻身模板支架受力驗算一、編制依據1 JTG/T F50-2011, 公路橋涵施工技術規范 .2 GB50214-2001,組合鋼模板技術規程.3 JGJ162-2008,建筑施工模板安全規范4 GB50009-2001,建筑結構荷載規范二、工程概況本工程

2、為西城快線(北站路至疏港大道)公路工程第二標段，位于湛江市西城新區，途徑沙坡嶺、南溪河、謝家村、 郭家村，樁號范圍K1+30曠K4+300, 全長3.0km，設置路線交叉2處，出入口 1處。采用一級公路標準，設計速度 80km/h,雙向八車道，路基寬度41米。項目全線共有涵洞12道，蓋板涵6道, 油管保護涵2道，圓管涵4道，其中K1+812涵洞為4mx 3.5m鋼筋混凝土蓋板 涵，與主線夾角100 涵長為44.5m,涵洞采用八字洞口，基礎為整體式基礎， 采用C25混凝土澆注，墻身寬度0.7m,高度3.5m,采用C35混凝土澆注，工程3量為 502.4m3。三、方案確定為響應業主精細化施工要求，

3、提高工程外觀質量及安全施工，K1+812蓋板涵是項目涵洞墻身最高的涵洞，考慮到模板最大側向受力，故采取 K1+812蓋板 涵作為模板受力驗算，以作其它涵洞模板施工參考。四、施工設計施工工藝：測量放樣一基坑開挖-鋪設砂礫墊層一基礎模板安裝一澆注基礎 混凝土-拼裝模板一內模板鋼管安裝及支撐一外模板鋼管安裝及支撐一墻身混 凝土澆注一拆模及養護。對拉螺栓施工時混凝土產生側壓力最終傳遞到拉桿上， 足夠數量的拉桿能保 證模板不易變形， 外模支撐體系相互獨立， 若支撐不穩定， 混凝土澆注時易造成 跑模，因此在施工中，內、外模支撐體系顯得相當的重要。五、內模拼裝及支撐(1) 放樣：涵洞底板混凝土澆注后，在底板

4、上用墨線精確放出模板位置，對稱兩側安裝模板，安裝模板長度為 6m,分為8段施工(2)搭設內模支架:拉桿Zid/7轉勞舸請角說瓷M:扌才丸那叭 1j ,. I -二已無成澆筑郛位 ： ” 涵洞模板支架施工橫斷面圖60A-AI- II涵洞模板拼裝施工圖田申尺寸溝g為單業如圖所示，內模支架主要可分為橫撐、豎撐、斜向剪力撐。橫撐能克服混凝土澆注時對涵洞內模產生的側向壓力，防止側墻模板錯位變形。在施工中，為了加大支撐，將每層橫撐的上下步距設為70cm設為5層，每層6根鋼管，沿涵洞走向設步距為100cm布置，鋼管兩端利用螺紋頂托加予調 整支撐松緊度，橫撐與豎撐連接處用十字扣件扣接牢固，使得兩種支架連接形成

5、 整體，剪刀撐主要作用是借用三角形的穩定性質，加強內模支架的穩定性，防止支架產生平行移位；同時剪刀撐也在一定程度上對側墻模板起到支撐作用，剪刀 撐沿涵洞走向間隔布置，縱向步距為 100cm此三種受力桿件最終將所承受的力傳到涵洞內模支架上，產生相互推擠以維 持內部模板的穩定性。(3) 內模模板拼裝：內模選用內模采用1.2mx Im大塊組合鋼模，模板與模板之間用螺絲連接固定，模板拼縫采用雙面膠帶、玻璃膠處理，防止拼縫處漏漿。(4) 外模拼裝及支撐：由于混凝土澆注時產生的側壓力全部由斜撐鋼管承受，斜撐鋼管與模板面的夾角越大，越能發揮鋼管的受力作用。故斜撐鋼管與模 板面的夾角必須控制在一定角度內，一般

6、在 75 90之間為宜。斜撐鋼管為主要 承力部位，沿涵洞走向設置5排；每排4根鋼管，每排再堅向設置一根，用扣件 將4根斜撐鋼管連接，增加斜撐鋼管的撓度，使支撐更加牢固。根據涵洞墻身高 度與現場實際情況，按照鋼管與外模交角不得小于75，間距為100cm鋼管的 一端支撐在外墻模板上，另一端支撐在夯實地面50cmx 50cm模板上，不讓鋼管直接插入土層里，影響支撐移位，造成跑模情況六、模板、支架荷載及螺栓計算以K1+812涵洞為例，分8節澆筑，每節長度為6m,每節2次澆筑，先澆基 礎及倒角上20cm墻身處后澆墻身。涵洞洞身混凝土采用混凝土運送車運輸，由 吊斗送混凝土入模，墻身半幅分層對稱澆注，混凝土

7、量為長6mx高3.33mx 0.7m 厚=13.986m3,每層厚度控制在30cm左右，采用插入式振搗混凝土澆注速度在 6m/h以下時，作用于側模的壓力可攫下面兩式進行計算，取兩式計算值較小者 為側壓力(原因見后面說明)。(1)模板側壓力計算：1/2Pi= 0.22 丫 to Ki & v卩2=丫H其中，丫為混凝土的重力密度，取 24.0kN/m3;仁為混凝土的初凝時間，可 按實測確定，當無資料時按200/(T+15)，T取30,則to=4.4 ; T為混凝土的入模 溫度，取30C ;V為混凝土每小時的澆注速度，取2m/h;H為混凝土側壓力計算位 置處至混凝土頂面總高度，取 3.5m： K1為

8、外加劑影響修正系數，項目混凝土沒 有摻外加劑，K1取1; K2為混凝土坍落度影響修正系數，當坍落度小于30mm時，取0.85; 50-90mm 時，取1.0;110-150mm時，取1.15。項目配合比坍落度為h-有效壓頭高度(m)90-120mm, K取 1.15。將已知各值代人混凝土側壓力計算公式1/2P1= 0.22 x 24x 4.4 x l x l.15 x 2 =38.17kNP2=24x 3.5= 84kNP1、P2取較小值，即 P= P1=38.17kN有效壓頭高度：h=P/ 丫 =38.17/24=1.59m考慮振搗荷載及傾倒混凝土產生側壓力，振搗混凝土產生側壓 力為4kN/

9、m傾倒混凝土產生側壓力2kN/m2。荷載組合 P$P+4+2=44.17kN單位長度內產生得總側壓力 F=Px Hx L=44.17H;F=44.17 x 3.5=154.6kN(2) 內模支撐受力計算：內模在單位長度范圍內共30根鋼管支撐，而涵洞兩側對稱澆注，則每根鋼 管所受壓力為6 154.6302 61.84kN=90.33N/mmf 44.17 103CT =A 489(注：048X 3.5規格鋼管截面面積489mm鋼管最大允許受壓荷載(T =205N/mmc =90.33N/mm，故涵洞內模支撐滿足施工要求。(3) 外模支撐受力計算：一側外模長度范圍內共設20根鋼管支撐，每根鋼管與模

10、板的夾角為75-90不等，考慮最大受力情況，每根鋼管所受壓力為20根鋼管統一按最小夾角計算，即按 75計算，則154.6 6 f =48kN20 sin 75CT =3:f = 48 10 =98.2N （T =205N A489故涵洞外模支撐能滿足施工要求。在實際施工中，應在內、外模各支架交匯處用十字扣件扣接牢固， 加強支撐 體系的整體性。(4) 對拉螺栓受力計算對拉螺栓采用M16螺絲桿;縱向間距75cm;橫向間距75cm。對拉螺栓計算公式:N An? fN -混凝土對模板的側壓力An-抗拉螺檢面積:計算公式：An = n（d 13V3 p）2=n（16 蘭聽 2）2=157mm424424

11、式中d 螺栓直徑；p 螺紋間距。f-抗拉螺栓設計強度：根據查閱螺栓等級及強度設計值對照表M16螺栓設計強度為200N/mrK單根M16螺絲桿所能承受最大拉力 N =0.75 X 0.75 X 44.17=24.8kNN An? f24.8kN53/12=1.56 W4mm4121 1I卜 1r1 *J,120 1120 11 1ClLi。L2）撓度驗算：撓度驗算采用標準荷載:q244 144 kN/m面板撓度公式：q244 /54-44 300(150 2.1 101.56 10 )150EI0.73mm v300 /4000.75mm故滿足要求。（6）8#槽鋼驗算8# 曹鋼作為豎肋支承在橫向

12、背楞上，可作為支承在橫向背楞上的連續梁計算，其跨距等于橫向背楞的間距最大為L=1000mm8#槽鋼的線荷載為：q3qi44 0.313.2N/mml -8#槽鋼之間的水平距離1）強度驗算1最大彎矩Mmax亦皿20.113.2 10002 1.32 106N?mm8#槽鋼截面最小抵抗矩:2.53 104mm2Mmax應力：W2 252.2N/mm v fm 215N/mm641.32 102.53 10滿足要求。2）剛度驗算：8#槽鋼截面慣性矩：42I 101 10 mm撓度驗算采用標準荷載：q444x0.313.2kN /m懸臂部分撓度：4q4a8EI45413.2 6008 (2.1 10

13、) (101 10 )1.01mm v W1.2mmw-容許撓度，W=a/500,a=600mm3）跨中撓度：L/500q4L42384EI (5 24 X)W 13.2 10004 384 (2.1 105) (101 104) (5 24 0.62)0.05mm v W 2mm滿足要求W-容許撓度，W=L/500,L=1000mmX -懸臂部分長度與跨中部分長度之比，入=600/ 1000=0.6 。（7）槽鋼背楞驗算：槽鋼作為主背楞支承在對拉螺桿上，可作為支承在拉桿上的連續梁計算，其跨距等于對拉螺栓的間距最大為 L=1000mm 1）強度驗算側壓力作用在槽鋼上的集中荷載為：q5 44 1

14、 44kN/m最大彎矩:Mmax -0q5L20.1 4410100024.4 106N?mm8#槽鋼截面最小抵抗矩:39.7 2 10379.4 103mm3應力:M maxW4.4 10679.410355.4N /mm2vfm 215N/mm2滿足要求。其中:fm 鋼材抗彎強度設計值，取2215N/mmI 10槽鋼的慣性矩，1=198 X 104mmE鋼材彈性模量，取2.1 X105N/mm2）剛度驗算：撓度驗算采用標準荷載，同時不考慮振動荷載的作用，則線荷載為:q244 1 44kN/m由此可得S1=B z z s-W0懸臂部分撓度：4W 丸 44 50048EI548 (2.1 10

15、 ) (198 10 )0.83mm v W1mm384 EI (5 24 #)44 10004384 (2.1 105) (198 2104)(5 24 0.52)0.14mm v W2.5mmw-容許撓度，w=a/500,a=500mm 3）跨中部分撓度L/500q?L4滿足要求W-容許撓度，W=L/400,L=1000mm=0.5/ 1=0.5入-懸臂部分長度與跨中部分長度之比，入 經以上驗算結果全部滿足施工要求。（8）模板抗傾覆驗算計算工況支架在風荷載作用下，最不利工況為：側模剛支好，而準備綁扎預壓或綁扎鋼 筋，支架靠自身重力抵抗風荷載。支架按照最高高度取值，其中墻身高度為3.78m，

16、支架寬度為4m其縱斷面長度為6m,考慮到模板的迎風面只有墻身外側, 故只計算墻身外側模板風荷載。模板風荷載計算根據建筑結構荷載規范（GB50009-2001計算模板風荷載Wk=3 zz s W0其中：W0 基本風壓（kN/m2），取值為0.95kN/m2 （取廣東湛江，50年一遇）；卩z風壓高度變化系數，取值為 卩z=1.25 （B類地面粗糙度，高度20m處）；卩s 風荷載體型系數，匕s =1.3忙0.149;B z高度Z處的風振系數，B z=1.013 ;（按建筑結構荷載規范第7.4.2公式計算：B z=1 + Evz/坯z所得，各取值根據本規范查得）=1.013 x 1.25 x 0.14

17、9 x 0.95=0.179kN/m2模板風荷載為：F1= Wk1 x A=0.179x 6x 3.78=4.06kN支架抗傾覆系數由此可得，支架抗傾覆系數為：n =61.84/2 x 30/4.06=2281.3支架整體抗傾覆符合公路橋涵施工技術規范(JTG/T F50-2011) 5.2.8要求。(9) 為什么兩者取最小值？新澆混凝土對模板側面壓力是入模的具有一定流動性的新澆混凝土在澆筑、振搗和自重的共同作用下，對限制其流動的側模板所產生的壓力。 我國有關部門在20世紀60 80年代初期對混凝土側壓力進行了大量的測試研究，發現對于不同的結構類型、盡管一次澆筑高度、澆筑速度不同，但混凝土側壓

18、力分布曲線的 走勢基本相同：即從澆筑面向下至最大側壓力處，基本遵循流體靜壓力的分布規 律；達到最大值后，側壓力就隨即逐漸減小或維持一段穩壓高度后逐漸減小，壓力圖形對澆筑高度軸呈山形或梯臺形分布。經試驗獲得的側壓力主要影響因素如 下:1、最大側壓力隨混凝土澆筑速度提高而增大，與其呈幕函數關系。2、在一定的澆筑速度下，因混凝土的凝結時間隨溫度的降低而延長， 從 而增加其有效壓頭。側壓力隨坍落度的增大而增大，當坍落度從7cm增大到12c m時，其3、機械振搗的混凝土側壓力比手工搗實增大約 56%最大側壓力約增加13%5摻加劑對混凝土的凝結速度和稠度有調整作用,從而影響到混凝土的側壓力。6隨混凝土重力密度的增加而增大通過以上試驗研究，混凝土結構工程施工及驗收規范（GB50204-1992）提出了以流體靜壓力原理為基礎， 并綜合考慮泵送和初凝時間等有關因素的計算 公式：當初凝前混凝土已充分振搗液化，則有效壓頭h=tOv ,當澆筑高度H較小、 澆筑速度較快時，可能tOv H,則取h=H;當H較大，施工時采用分層澆筑，先 澆的幾層在基本上脫離了振搗影響區，有一定的“自立”能力，以及在配筋和模 板等因