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