2.明挖隧道主体支架施工计算书_明挖隧道计算书
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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.......................................................................................................二、计算依据.......................................................................................................三、参数选取及荷载组合...................................................................................3.1 部分荷载系数（荷载）取值................................................................3.2荷载组合.................................................................................................3.3 材料力学性能参数................................................................................四、支架计算分析...............................................................................................4.1箱涵截面形式.........................................................................................4.3底板侧模检算.........................................................................................4.3.1模板的侧压力..............................................................................4.3.2侧模模板检算..............................................................................4.3.3侧模方木小楞检算......................................................................4.3.4侧模双钢管背带检算..................................................................4.3.5拉筋强度验算............................................................................4.4侧板钢模板验算...................................................................................4.4.1侧压力的标准值........................................................................4.4.2面板验算....................................................................................4.4.3横肋强度、刚度验算................................................................4.4.4背杠的验算................................................................................4.4.5穿墙拉杆验算............................................................................4.4.6吊杆螺栓及销子强度校核........................................................4.5侧板钢模板行走装置验算...................................................................-***262
⑼《路桥施工计算手册》周水兴等著
人民交通出版社 ⑽《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
①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。
②新浇砼容重：26kN/m3 ③模板自重(含内模、侧模及方木)以砼自重的5%计 ④施工人员、施工料具堆放、运输荷载: 2.5kPa ⑤倾倒混凝土时产生的冲击荷载：2.0kPa ⑥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×(②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)计算脚手架强度、刚度:q=1.2×(②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)计算脚手架稳定:q=1.2×(①+②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)计算脚手架单肢立杆承载力：q=1.2×(①+②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)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 166-2008)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）
为60cm，1m厚顶板纵横向水平杆间距为60×90cm。剪刀撑及斜横杆采用外径为φ48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δ＝15 mm的竹编胶合模板,小楞采用50×100mm方木，背带采用双钢管对拉。
侧墙模板采用全钢模板，面板δ6mm厚钢板;横肋[10，间距为373mm，法兰为带钢12mm×100mm,背杠为][14槽钢，间距700mm。砼最大浇筑高度4.7m。拉杆用Ø16三段式止水拉杆，拉杆水平间距70mm,垂直间距650mm,每块模板用2件Tr36×6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δ＝15 mm的竹编胶合模板,内模小楞采用50×100mm方木,大楞采用100×100mm方木, 外模小楞采用50×100mm方木，背带采用双钢管对拉。
⑵荷载组合q=1.2×30.7+1.4×4.0=42.4 KN.m ⑶强度检算
Mmax＝ql2/10＝42.4×0.252/10＝0.27KN.m σmax＝Mmax/W＝0.27×106/37500＝7.2MPa
(满足要求)⑷刚度检算
f ＝ql4/(150EI)＝42.4×2504/(150×9898×281250)＝0.4mm
(满足要求)4.3.3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50×100mm, 背带按间距L=0.6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：fm＝13×0.9×1.1×0.9＝11.6MPa，E=10×103×0.85×1.1×0.9=8.4×103MPa。
按三跨连续梁来计算，模型如下：
⑴截面参数及材料力学性能指标 W=bh2/6=50×1002/6=83333.3mm3 I=bh3/12=50×1003/12=4166666.6mm4 ⑵荷载组合q=（1.2×30.7+1.4×4.0）×0.25=10.6kN/m
f ＝ql4/(150EI)＝25.4×6004/(150×205000×241800)＝0.44mm
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Ø14圆钢车制作成M13螺纹净面积为133mm2。
单个拉杆受力F=PA=30.7KN/m2×0.6m×0.6m=11.1kN 拉杆应力σ=F/133=83.5
4.4.1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）：
Pkh
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/m）；
3k－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；
0
查表得挠度系数Kf=0.521 刚度验算时取荷载标准值55.7KN/m2 fmax=Kfql4/(100EI)其中钢材弹性模量E=2.06×105N/mm2 I=bh3/12=10×63/12=180mm4
故fmax=0.521×0.557×3254/(100×2.06×105×180)=0.87mm满足施工要求。4.4.3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）上的为2跨连续梁计算。
⑴查得其截面力学特性为：
Wx=39.71×03mm3
Ⅰx=198×04mm4 求其线荷载
q=PL =72.444KN/m23×25mm=23.5N/mm
（2）强度验算
查表得弯矩系数Km=-0.225 故Mmax=Kmql2=0.155×23.5×7002=1.785×106N·mm 故肋最大内力值σmax=Mmax/W=1.7851×06/(39.7×103)=50N/mm2
4.4.4背杠的验算
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=39.7×103mm 3
IX=391.5×103mm4（1）背杠强度验算
q=0.0724N/m2×1300mm=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=94.2×6502/2=19.9×106N·mm 2根[14槽钢截面特征：W=161×103mm3,I=783×103mm4。σA=MA/W=×106/(161×103)=123N/mm2
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=0.245×94.2×13002=3.9×107N·mm σB=MB/W=3.9×107/(783×103)=50N/mm2
如上图为一不等跨连续梁，BC=1300mm，跨度最大，故主要验算ＢＣ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Ｋ1=4Mc/qL32及K2=4MB/q L32有关。
Ma= qL12/2=94.2×65002/2=19.9×106N·mm MB=由以上计算所得结果，即ＭＢ＝3.9×107 N·mm 故Ｋ1=4Ma/qL32=4×19.9×106/(94.2×13002)=0.5
中间钢管为方钢60×5 其横截面积A=1100 mm2 方管所受拉应力σ=F/A=11 N/mm2
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构设计
规范ft=160 N/mm2 焊缝承受应力σ=F/A=11 N/mm2
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/mm2
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
CB段Mx=-F1×(L-a)BC段fx=(Pb2L/6EI)×(3-β)BC段Vx=-F1
Mb=P×b
故：BC段Vx=-F1=12000N
f1x=(12000×19802×2500)/(6×2.06×105×2369×104)×(3-0.8)=4mm BC 段弯矩Mx=-F1×(L-a)=-12000×2100=25.2×106N.mm BC段应力为σ1= Mx/WX=105N/ mm2 F2对钢梁的内力，ε=x/L= 0.732 α=a/L=0.732
β=b/L=0.27
L=2500
a=1830
b=670 AC段Vx=0
AC段M=0
AC段fx=(Pb2L/6EI)×(3-β-3ε)CB段Mx=-F1×(L-a)BC段fx=(Pb2L/6EI)×(3-β)BC段Vx=-F1
Mb=P×b
故：BC段Vx=-F1=12000N
f2x=(12000×6702×2500)/(6×2.06×105×2369×104)×(3-0.8)=1mm BC 段弯矩Mx=-F1×(L-a)=-12000×670=8.04×106N.mm BC段应力为σ2= Mx/WX=34N/ mm2 钢梁左端挂有2片模板 钢梁应力σ=σ1+σ2=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。
故整体稳定性满足要求。⑷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
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。h0/ tw=36.8
235=55.9 fy故腹板局部稳定性满足要求。4.5.2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=9.5mm×250mm=2375 mm2 腹板高度为h0=290mm，厚度tw=9.5mm。腹板处l0=μl=0.85×290=246.5mm 轴压杆的长细比为λy=l0/iy= 24.4 Λy
N=1.2×21×2000/0.645×2375=33N/mm2
yA此型钢属于B类截面，查轴压杆稳定系数表得miny0.645
122
Mmax＝ql2/10＝10.88×0.92/10＝0.88KN.m σmax＝Mmax/W＝0.88×106/83333.3＝10.56MPa
f ＝ql4/(150EI)＝12.58×6004/(150×8400×4166666.6)＝0.31mm
(满足要求)1m厚顶板：
f ＝ql4/(150EI)＝10.88×9004/(150×8400×4166666.6)＝1.36mm
(满足要求)4.6.3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100×100mm, 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、湿材等条件进行调整，则：fm＝13×0.9×1.1×0.9＝11.6MPa,E=10×103×0.85×1.1×0.9=8.4×103MPa。
按三跨连续梁来计算，模型如下：
⑴截面参数及材料力学性能指标 W=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3 I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4 ⑵荷载组合4
所承受的F竖=[1.2×26.0×1.2×1.05+1.4×（2.5+2.0+2.0）] ×0.6×0.6+1.2× [0.0384×（0.6+0.6）×12+0.0384×6.75] =18.6KN 立杆稳定及强度验算： 横杆步距为1.2m 长细比λ=L/i=1200/15.8=75.9
σ = F竖/φA=18.6×103/（0.893×398）=52.3MPa
每根横杆所承受的水平力按其所支撑面积内的荷载计算，则单根横杆所承受的最大水平力为：
F水=（1.2×32.8+1.4×4）]×0.6×0.6=16.2KN 横杆稳定及强度验算： 立杆间距为0.6m 长细比λ=L/i=600/15.8=37.97
σ = F水/φA=16.2×103/（0.893×398）=45.6MPa
五、结论
以上计算表明，该箱涵模架支架强度、刚度和稳定性等均能满足要求。
