花都隧道计算书.docx
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花都隧道计算书
地铁九号线沿线城市道路优化工程施工总承包(标段1)
现浇支架施工计算书
一、基本计算资料
隧道在放坡段和钢板桩支护段,侧墙模板支顶采用对拉螺杆和斜撑加固的形式;隧道在支护桩段,中墙模板支顶采用对拉螺杆和斜撑加固的形式,侧墙和顶板模板支架均采用3mm厚φ48钢管矩阵支顶,与顶板混凝土浇筑时模板支顶一块搭设。
顶板模板材料采用酚醛板,厚度为18mm。
第一层龙骨(次楞)采用100mm×100mm单枋,间距300mm;第二层龙骨(主楞)采用
,间距600mm。
支撑采用Φ48×3.0mm满堂钢管,纵横向间距600mm。
平杆采用φ48×3.0mm钢管,水平间距600mm,另外设横向和竖向间距为1.8m的加强杆。
剪刀撑采用φ48×3.0mm钢管,间距6m布置一排。
1、A3钢:
[σ]=170Mpa[τ]=100MpaE=2.1×105Mpa
2、广东松:
顺纹弯应力[σ]=12Mpa顺纹剪应力[τ]=1.3Mpa,
弯曲剪应力[τ]=1.9MpaE=9×103Mpa
3、钢管支架搭设采用常规施工方法,在支架外侧每隔一定架距设置一道水平加固态杆,水平加固杆应连续设置,形成水平封闭圈,以增强支架的整体稳定性。
钢管立杆抗压强度设计值[f]=205.00N/mm2。
4、混凝土γ=26kN/m3
二、复核计算
1.计算参数
结构板厚1200mm,层高7.85m,结构表面考虑外露;模板材料为:
夹板底模厚度18mm;木材弹性模量E=9000N/mm2,抗弯强度fm=13.00N/mm2,顺纹抗剪强度fv=1.40N/mm2;支撑采用Φ48×3.0mm钢管:
横向间距600mm,纵向间距600mm,支撑立杆的步距h=0.60m;钢管直径48mm,壁厚3.0mm,截面积4.24cm2,回转半径i=1.59cm;钢材弹性模量E=206000N/mm2,抗弯强度f=205.00N/mm2,抗剪强度fv=125.00N/mm2。
2.顶板底模验算
(1)底模及支架荷载计算
荷载类型标准值单位计算宽度(m)板厚(m)系数设计值
①底模自重0.30kN/m2×1.0×1.2=0.36kN/m
②砼自重24.00kN/m3×1.0×1.20×1.2=34.56kN/m
③钢筋荷载1.10kN/m3×1.0×1.20×1.2=1.58kN/m
④施工人员及施工设备荷载2.50kN/m2×1.0×1.4=3.50kN/m
底模和支架承载力计算组合①+②+③+④q1=40.00kN/m
底模和龙骨挠度验算计算组合(①+②+③)q2=36.50kN/m
(2)顶板底模板验算
第一层龙骨间距L=300mm,计算跨数5跨。
底模厚度18mm,板模宽度=1000mm;
W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3,I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4。
1)内力及挠度计算
a.①+②+③+④荷载
支座弯矩系数KM=-0.105
M1=KMq1L2=-0.105×40.00×3002=-378000N.mm
剪力系数KV=0.606
V1=KVq1L=0.606×40.00×300=7272N
b.①+②+③荷载
支座弯矩系数KM=-0.105
M2=KMq2L2=-0.105×36.50×3002=-344925N.mm
跨中弯矩系数KM=0.078
M3=KMq2L2=0.078×36.50×3002=256230N.mm
剪力系数KV=0.606
V2=KVq2L=0.606×36.50×300=6636N
挠度系数Kυ=0.644
υ2=Kυq2L4/(100EI)=0.644×(36.50/1.2)×3004/(100×9000×486000)=0.36mm
C施工人员及施工设备荷载按2.50kN(按作用在边跨跨中计算)
计算荷载P=1.4×2.50=3.50kN,计算简图如下图所示。
跨中弯矩系数KM=0.200
M4=KM×PL=0.200×3.50×1000×300=210000N.mm
支座弯矩系数KM=-0.100
M5=KM×PL=-0.100×3.50×1000×300=-105000N.mm
剪力系数KV=0.600
V3=KVP=0.600×3.50=2.10kN
挠度系数Kυ=1.456
υ3=KυPL3/(100EI)=1.456×(3.50/1.4)×1000×3003/(100×9000×486000)=0.22mm
2)抗弯强度验算
M1=-378000N.mm
M2+M5=-449925N.mm
M3+M4=466230N.mm
比较M1、M2+M5、M3+M4,取其绝对值大的作为抗弯强度验算的弯矩。
Mmax=466230N.mm=0.47kN.m
σ=Mmax/W=466230/54000=8.63N/mm2
顶板底模抗弯强度σ=8.63N/mm2<fm=13.00N/mm2,满足要求。
3)抗剪强度验算
V1=7272N
V2+V3=6636+2100=8736N
比较V1、V2+V3,取其绝对值大的作为抗剪强度验算的剪力:
Vmax=8736N=8.74kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×8736/(2×600×18)=1.21N/mm2
顶板底模抗剪强度τ=1.21N/mm2<fv=1.40N/mm2,满足要求。
4)挠度验算
υmax=0.36+0.22=0.58mm
[υ]=300/400=0.75mm
顶板底模挠度υmax=0.59mm<[υ]=0.75mm,满足要求。
计算简图及内力图如下图。
(3)第一层龙骨验算
钢管横向间距600mm,第一层龙骨间距300mm,计算跨数3跨;
第一层龙骨采用木枋b=100mm,h=100mm;
W=bh2/6=100×1002/6=166667mm3,I=bh3/12=100×1003/12=8333333mm4。
1)抗弯强度验算
第一层龙骨受均布荷载
q=q1×第一层龙骨间距/计算宽度=40.00×300/1000=12.00kN/m
弯矩系数KM=-0.100
Mmax=KMqL2=-0.100×12.00×6002=-432000N.mm=-0.43kN.m
σ=Mmax/W=432000/166667=2.59N/mm2
第一层龙骨抗弯强度σ=2.59N/mm2<fm=13.00N/mm2,满足要求。
2)抗剪强度验算
剪力系数KV=0.600
Vmax=KVqL=0.600×12.00×600=4320N=4.32kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×4320/(2×100×100)=0.65N/mm2
第一层龙骨抗剪强度τ=0.65N/mm2<fv=1.40N/mm2,满足要求。
3)挠度验算
q’=q2×第一层龙骨间距/计算宽度=36.50/1.2×300/1000=9.13kN/m=9.13N/mm,挠度系数Kυ=0.677
υmax=Kυq’L4/(100EI)=0.677×9.13×6004/(100×9000×8333333)=0.11mm
[υ]=600/400=1.50mm
第一层龙骨挠度υmax=0.11mm<[υ]=1.50mm,满足要求。
计算简图及内力图如下图。
(4)第二层龙骨验算
钢管纵向间距600mm,计算跨数5跨。
第二层龙骨采用双钢管A=848mm2;
W=8980mm3,I=215600mm4,
1)抗弯承载力验算
P=1.100×12.00×600=7920N=7.92kN
弯矩系数KM=0.171
Mmax=KMPL=0.171×7920×600=812592N.mm=0.81kN.m
σ=Mmax/W=812592/8980=90.49N/mm2
第二层龙骨抗弯强度σ=90.49N/mm2<fm=205.00N/mm2,满足要求。
2)抗剪强度验算
剪力系数KV=0.685
Vmax=KVP=0.685×7.92×1000=5425N=5.43kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×5425/(2×2×424)=9.60N/mm2
第二层龙骨抗剪强度τ=9.60N/mm2<fv=125.00N/mm2,满足要求。
3)挠度验算
P,=1.100×9.13×600=6026N=6.03kN
挠度系数Kυ=1.096
υmax=KυP,L3/(100EI)=1.096×6026×6003/(100×206000×215600)=0.16mm
[υ]=600/400=1.50mm
第二层龙骨挠度υmax=0.16mm<[υ]=1.50mm,满足要求。
计算简图及内力图如下图。
3.支撑强度验算
传至每根立柱的最大支座力的系数=2.198
每根钢管承载NQK1=2.198×7.92×1000=17408N
每根钢管承载活荷载(1.0kN/m2):
NQK2=0.60×0.60×1×1000=360N
每根钢管承载荷载NQK=NQK1+NQK2=17408+360=17768N
钢管重量0.0333kN/m,立杆重量=6.65×0.0333×1000=221N
水平拉杆14层,拉杆重量=14×(0.60+0.60)×0.0333×1000=559N
扣件单位重量14.60N/个,扣件重量=14×14.6=204N
支撑重量NGK=立杆重量+水平拉杆重量+扣件重=221+559+204=985N
钢管轴向力N=1.2NGK+NQK=1.2×985+17768=18950N
LO=h=0.60m=60.00cm,钢管的i=1.59cm
λ=LO/i=60.00/1.59=37.74
杆件长细比37.7<150.0,满足要求。
查表得:
=0.893
P=N/(
A)=18950/(0.893×424.00)=50.05N/mm2
立杆稳定性50.05N/mm2<205N/mm2,满足要求。
4.支撑支承面验算
立杆设配套底座100×100mm,支承面为混凝土顶板(按C35考虑)
支承顶板厚200mm,上部荷载为:
F=18950/1000=18.95kN.
(1)支承面受冲切承载力验算
βs=2.00,ft=1.57N/mm2,hO=200-20=180mm,η=0.4+1.2/βs=1.00
σpc,m=1.00N/mm2,Um=4×100=400mm,βh=1.00
(0.7βhft+0.15σpc,m)ηUmhO
=[(0.7×1×1.57+0.15×1)×1.00×400×180]/1000=89.93kN
受冲切承载力89.93kN>F=18.95kN,满足要求。
(2)支承面局部受压承载力验算
Ab=(0.10×3)×(0.10×3)=0.09m2,Al=0.10×0.10=0.01m2
βl=(Ab/Al)0.5=3,fcc=0.85×16700=14195kN/m2,ω=0.75
ωβlfccAl=0.75×3×14195×0.01=319.39kN
支承面局部受压承载力319.39kN>F=18.95kN,满足要求。
4.计算结果
底模楼模板18mm,第一层龙骨采用单枋b=100mm,h=100mm,间距300mm;第二层龙骨采用双钢管Φ48×3.0,A=424mm2;钢管横向间距600mm,钢管纵向间距600mm,立杆步距0.60m。
三、墙木模板计算书
1、墙模板系统基本参数
计算墙面宽度700mm,高度6060mm;模板面板采用夹板,厚度18mm;内竖肋采用100×100mm木方,内竖肋间距300mm;外横檩采用Φ48×3.0双钢管,外横檩间距600mm;对拉螺栓水平间距600mm,直径18mm。
模板组装示意图
2、荷载标准值验算
(1)新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
F1=0.22γ×t0×β1×β2×V(1/2)=44.39kN/m2
(γc=24.00kN/m3,T=20.00。
C,V=3.00m/h,H=3.00m,β1=1.00,β2=0.85)
F2=γcH=72.00kN/m2
比较F1和F2取较小值,F=44.39kN/m2
(2)倾倒砼产生的荷载4.00kN/m2
分项系数
标准值kN/m2
荷载值kN/m2
1、新浇砼的侧压力
1.2
44.39
53.27
2、倾倒砼产生的荷载
1.4
4.00
5.60
58.87
3、墙模板面板的验算
强度计算考虑新浇砼侧压力和倾倒、振捣砼时产生的荷载设计值;
挠度计算考虑新浇砼侧压力产生荷载标准值;
面板按照5跨连续梁计算;
面板的计算宽度取1000mm。
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=54000.00mm3;
I=486000.00mm4;
荷载计算值q=(1.2×44.39+1.4×4.00)×1=58.87kN/m
1)抗弯强度验算
M=KM•qL2=0.11×58.87×0.302=0.56kN·m=0.56×106N.mm
σ=M/W=0.56×106/54000=10.30N/mm2
面板的抗弯强度σ=10.30N/mm2<[fm]=13.00N/mm2,满足要求。
2)抗剪验算
V=KVqL=0.6×58.87×0.30=10.702kN=10702N
τ=3V/(2bh)=3×10702/(2×1000×18)=0.89N/mm2
面板的抗剪强度τ=0.89N/mm2<[fv]=1.40N/mm2,满足要求。
3)挠度验算
按强度计算荷载组合,不考虑倾倒、振捣砼产生的荷载,故
q,=53.27N/mm
υ=Kυq,L4/100EI
=0.677×53.27×3004/(100×9000×486000)=0.64mm
[υ]=300/400=0.75mm
面板的挠度υmax=0.64mm<允许挠度[υ]=1.50mm,满足要求。
4、模板内竖肋的验算
竖肋采用100×100mm木方;木枋间距300mm;W=100×1002/6=166667mm3;I=100×1003/12=8333333mm4;q=58.87×0.30=17.66kN/m
按照3跨连续梁计算:
(1)抗弯强度验算
M=0.1ql2=0.1×17.66×0.602=635760N·mm=0.64kN·m
σ=M/W=635760/166667=3.81N/mm2
内竖肋的抗弯强度σ=3.81N/mm2<[fm]=13.00N/mm2,满足要求。
(2)抗剪验算
V=KVqL=0.60×17.66×0.60=6.36kN=6358N
τ=3V/(2bh)=3×6358/(2×100×100)=0.95N/mm2
内竖肋的抗剪强度τ=0.95N/mm2<[fv]=1.40N/mm2,满足要求。
(3)挠度验算
按强度计算荷载组合,不考虑倾倒、振捣砼产生的荷载,故
q,=1.2×44.39×0.30=15.98N/mm
υ=Kυq,L4/100EI
=0.677×15.98×6004/(100×9000×8333333)=0.18mm
[υ]=600/400=1.50mm
内竖肋的挠度υmax=0.18mm<[υ]=1.50mm,满足要求。
5、墙模板外横檩的验算
外横檩承受内竖肋传递的荷载,按照集中荷载下5跨连续梁计算,间距为对拉螺
杆水平间距600mm。
由内竖肋传递的荷载:
N=1.1×17.66×0.60=11.66kN
采用Φ48×3.0双钢管,
W=2×4490=8980mm3;
I=2×107800=215600mm4;
A=2×424=848mm2
(1)外横檩抗弯强度验算
M=KM•PL=0.171×11.66×0.60=1.20kN·m=1196316N.mm
σ=M/W=1196316/8980=133.22N/mm2
外横檩的抗弯强度σ=133.22N/mm2<[fm]=205.00N/mm2,满足要求。
(2)抗剪强度验算
V=KVP=0.658×(11.66×1000)=7672N
τ=3V/(2bh)=3×7672/(2×848)=13.57N/mm2
外横檩的抗剪强度τ=13.57N/mm2<[fv]=125.00N/mm2,满足要求。
(3)挠度验算
υ=KυP’L3/(100EI)
=1.096×11656×6003/(100×206000×215600)=0.62mm
[υ]=600/400=1.50mm
外横檩的挠度υmax=0.62mm<[υ]=1.50mm,满足要求。
6、对拉螺栓的验算
计算公式:
N<[N]=fA
其中N——对拉螺栓所受的拉力;
A——对拉螺栓有效面积(mm2);
f——对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
对拉螺栓的直径d(mm):
18.0
对拉螺栓有效直径(mm):
14.93
对拉螺栓有效面积(mm2):
A=174
对拉螺栓最大容许拉力值(kN):
[N]=A×f=174×170/1000=29.58
对拉螺栓所受的最大拉力(kN):
N=2.198×11.66=25.62
对拉螺栓强度验算为所受的最大拉力N=25.62kN<最大容许拉力值[N]=29.58kN