涵洞施工中墙身模板简易计算

涵洞施工中墙身模板简易计算

发表时间：2019-07-02T11:57:27.420Z 来源：《工程管理前沿》2019年第07期作者：李伟兵[导读] 介绍涵洞施工工艺,对钢筋混凝土盖板涵洞墙身模板进行简易计算,验算模板的强度及刚度,对模板支立进行控制,以达到很好的浇筑效果,同时也为涵洞的施工确定合理的施工方案。

济南中智商务服务外包有限公司山东济南 250002 摘要：介绍涵洞施工工艺,对钢筋混凝土盖板涵洞墙身模板进行简易计算,验算模板的强度及刚度,对模板支立进行控制,以达到很好的浇筑效果,同时也为涵洞的施工确定合理的施工方案。

关键词：墙身；模板；计算

1.工程概述

道安高速TJ10标项目K95+880及K96+507涵洞为钢筋混凝土盖板暗涵,结构尺寸均为:1-4.0×3.0,基础为1.55米高的素C15砼,墙身高度3.0米、宽度0.5米、C15素砼,盖板为C30钢筋混凝土、跨度为4.0米,八字翼墙素C15砼。涵洞采用组合钢模板施工,以保证结构的浇筑效果,提高浇筑的外观质量。

2.施工工艺及材料选择

2.1施工工艺流程

场地清理测量放样基坑开挖安装模板浇筑基础砼支设涵台、翼墙模板浇筑涵台、翼墙砼盖板施工洞口铺砌台背分层填筑。

在进行砼浇筑时,基础模板的允许偏差值较大,而墙身模板规范要求严格,且允许偏差小,为使模板不变形或变形小于规范设计要求,需要对模板进行验算,保证模板的强度、刚度满足要求。

2.2材料选取

φ48×3mm钢管(内、外楞)、0.6×1.2m2钢模板、φ12对拉螺旋杆(包括螺帽和垫片)。

3.墙身模板的计算

3.1计算依据

根据所选取材料的物理力学性质,由材料的允许强度、刚度对支立的模板进行计算,当浇筑砼产生的侧压力对钢管楞及钢模板造成的压力小于最小允许值,则满足要求;反之,则另行设计,至满足。

3.2设计荷载

3.2.1竖向荷载

模板和支架的自重相对于砼的容重可不计,故只取砼容重24KN/m3 ;施工人员及料荷载以集中荷载2.5KN验算;倾倒砼的冲击荷载(用0.3m3的容器)为4.0Kpa;振捣砼产生的荷载4.0Kpa。

3.2.2水平荷载

对于涵洞墙身的竖直模板,新浇筑的砼的侧压力是它的主要荷载(采用内部振捣): 浇筑速度v=9 m3÷2.5h÷3㎡=1.2m/h 浇筑温度 T=220C v/T=0.0545>0.035

有效压头高度h=1.53+3.8×v/T=1.703m

则作用于侧面模板的压力

Pm=K·r·h=1×24×1.703=40.872KN/㎡

振捣砼时对侧面模板产生的水平荷载,按4.0KPa计; H—混凝土浇筑层(在水泥初凝时间内)的高度,m; 则模板受到的侧向总压力 P=Pm+4.0=44.872KPa

3.3墙身模板计算

3.3.1内楞间距l1的选定

钢楞系直接支在模板上，承受模板传递的多点集中荷载，为简化计算，此按均布荷载计算。每块模板上宜有两处支承，每个支承上有两个钢楞，本涵洞施工采用1.2×0.6m2的组合钢模板，模板自身为横向和竖向的扁钢在加工厂制作而成, 钢板长120cm,板宽为60cm,模板间连接用U形卡, 按照《路桥施工计算手册》（后文简称为手册）表8-38说明,可不进行计算,模板本身满足要求。内楞间距经验值取600mm,故本结构内钢楞间距l1取600mm

3.3.2内楞跨度（外钢楞间距l2）的计算

外钢楞的间距以内楞钢管的刚度和强度控制，内楞钢管在外楞的间距内，承受模板传递的均布荷载，其值与砼的液化高度（砼初凝以前的灌注高度，等于砼浇筑速度乘初凝时间）和内楞间距有关。此涵洞施工液化高度H=1.2m/h×3h=3.6m>0.6m,内楞的均布荷载为间距l1范围内的荷载，且按多跨连续梁计算，计算公式如下：

按刚度要求：查《手册》公式(8-25)

P——侧模板的侧压力，KN MMAX——内楞计算最大弯矩，N·mm；

q——作用在内楞上的荷载，N/mm;

l2——外楞间距（内楞计算跨度），mm；

l1——内楞的间距，mm

W——内楞截面最小抵抗矩（mm3）；

——容许挠度值，对钢楞不得超过3mm

I——内楞截面惯性矩，mm4;

[f]——钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值，采用Q235钢，取215MPa; E——弹性模量，钢材取2.1×105MPa

查《手册》表8-29钢管Ф48×3.0，截面积A=424mm2, 截面惯性矩I=10.78×104mm4, 截面最小抵抗矩W=4.49×103（mm3）

由公式（2），将、E、I、P及l1代入得

比较计算结果，知内楞跨度由其强度控制，其最大允许容许跨度为599mm，故取外楞钢管间距为550mm。

3.3.3外楞跨度（对拉杆间距l3）的计算

外楞双根钢管做立柱，其为集中荷载作用下的连续梁，拉杆的间距,以外钢楞的强度和刚度来控制计算.其计算按《手册》表8-13公式：

Q ——拉杆的集中荷载，KN;

EI——双根外楞钢管的抗弯强度，N·mm2

f——钢管的挠度值，一般小于l/400,l为钢楞的计算跨度其它符号意义同上

拉杆间距l3，以外钢楞的强度和刚度控制。根据经验初步假定对拉杆布置为：水平方向每排外钢楞均布设，间距为550mm；竖直方向每隔一根内钢楞布设一根对拉杆，间距l3=1200mm。

外楞承受集中荷载Q等于内楞上的均布荷载乘拉杆的水平间距，即 Q=44.9×0.55×0.6=14.817KN

故满足抗弯强度和挠度的要求。

3.3.4对拉杆型号的确定

已确定拉杆的间距为550mm×700mm,拉杆承受的集中荷载Q等于内楞上的均布荷载乘拉杆的竖向间距，即 Q=44.9×0.55×0.7=17.287KN 拉杆的拉力N等于Q为17.287KN,查《手册》附表3-16选取直径为12mm的两端带螺纹的一级钢筋，其截面积为As=113.1mm2 则对拉杆允许拉力[N]= As×[f]=215×113.1=24.317KN N<[N],故拉杆满足抗拉强度要求。

4.墙体整体稳定性验算

图示墙身与基础连接处预埋φ16钢筋,将模板外边缘底角固定,墙身部位使用同内外楞的钢管φ48×3mm为斜支撑,模板自身验算合格，但支立模板时的允许偏差，在浇筑混凝土的自重及施工人员的外部荷载作用下，造成墙身产生倾斜，为防止事件的发生，对斜支撑进行稳定性验算。墙身及组合模板在验算满足强度及刚度的条件下，可视为一个刚体，作为整体受力分析。其布置方式为：水平方向及竖直方向均每隔一道楞加斜支撑，即水平距离为110厘米，竖直距离为120厘米。

查《公路工程质量检验评定标准》,墙身允许偏差为300cm×0.003=9mm 钢管支撑以最不利荷载计算，取单独一根支撑分析，另外两根取掉，受力简图（图7）承受压力G为G1(5.5m沉降缝的砼自重)和G2（外部荷载）受力的和 G=G1+G2=0.5×5.5×3×24+2.5=200.5KN 由（图7），N、G对铰支点取矩则有: N×6×0.9=G×0.9/2