顶进涵模板与支护施工工艺检算

顶进涵模板与支护施工工艺检算 摘要 本文介绍江阴兴澄特钢为穿越新长铁路所修建的顶进涵箱形立交 施工中模板与支护施工工艺 重点在于模板的选择和脚手架支撑系统的计算方 法 也介绍了顶进涵制作时的施工工艺流程和注意事项 关键字 顶进涵 模版 支护 1 工程概括 江阴兴澄特钢东西两个厂区分布在新长铁路东西两侧 为满足工厂生产生 话需求 经江阴兴澄特钢申请 上海铁路局批准 江阴兴澄特钢投资在新长铁 路 k413 740 新建 1 孔 12m 箱形立交 工程位于新长线江阴北 k413 151 江阴 k424 816 区间 k413 740 共有 2 股道 由东向西分别为新长正线 牵出线 线间距为 5 3m 直线 50kg m 钢轨 混凝土轨枕 普通线路 填方路基 填筑高度 7m 箱身中轴线 与新长铁路正线法线交角为 11 840 箱身长度 14 5m 正交尺寸 箱身两侧各 设 5m 正交尺寸 的开口箱 桥位处新长线路正路轨面高程 11 57m 牵出线 轨面高程 11 55m 箱身顶标高 10 57m 结构净高度 5 9m 净宽 12m 箱身体 顶板厚 75cm 底板厚 85cm 侧墙厚 85cm 如图 1 所示 5000 7503400850 12000 85010300850 1000 施工缝 BW 2止水条 图 1 江阴兴澄特钢箱形立交顶进涵断面图 2 模板与支护系统 本工程采用木模板施工 先施工底板 底板强度满足要求后搭设钢管脚手 架施工顶板与侧墙 施工的难度在于顶板 侧墙模板安装与脚手架支护 2 1 侧墙模板及脚手架计算 1 混凝土浇筑对模板的侧压力标准值 F 0 22 ct0 1 2V1 2 F cH 使用内部振捣器时取其较小值 式中 F 新浇砼对模板的最大侧压力 单位 kN m2 c 混凝土的重力密度 单位 kN m3 t0 混凝土的初凝时间 本工程取 4h 1 外加剂的膨胀系数 不掺时取 1 0 掺缓凝型外加剂时取 1 2 2 混凝土坍落度影响修正系数 本工程取 1 15 V 混凝土的浇筑速度 本工程取 2m h H 混凝土侧压力计算处至混凝土顶面的总高度 单位 m 则 F 0 22 24 4 1 2 1 15 21 2 41 2KN m2 F 24 3 15 75 6 KN m2 取较小值 F 41 2 KN m2 2 倾倒砼时产生的荷载标准值 取水平荷载为 2 KN m2 3 荷载设计值 F 0 9 1 2 41 2 1 4 2 47 KN m2 4 承载能力验算 a 对拉片承载能力验算 选用 16 对拉螺杆 间距为 600 600 每根对拉杆所承受的侧压力为 P 0 6 0 6 47 16 92KN 取较大值 24 27KN 从以上验算可以看出 对拉螺杆的强度满足要求 b 背枋强度验算 将模板承受压力转为线荷载 最不利情况 q 0 3 47 14 1KN m M 0 125ql2 0 125 14 1 0 62 0 63KN m M Wn 6 3 105 167000 3 77N mm2 fm 13 N mm2 c 背枋刚度验算 0 677 ql4 100EI 0 2mm l 250 2 4mm 从以上验算可以看出 模板背枋的强度和刚度满足要求 2 2 顶板支架及模板计算 支架均架设在底板上 使用 48 2 5 扣结式钢管支架 横向间距为 0 9m 顺顶进涵方向间距为 0 90m 支架计算高度取 2 5m 共 2 步 在支架顶顺顶进 涵方向用 10cm 10cm 方木作为纵梁 跨度 0 90m 间距 1 0m 纵梁上用 10cm 10cm 方木作为横梁 横梁跨度为 0 9m 间距为 0 3cm 其上铺 2cm 厚胶 合板作为盖梁底模 计算中纵梁和横梁自重忽略不计 顶板混凝土自重产生的荷载为 9 8kN m2 查施工手册 施工人员荷载取 1 0kN m2 倾倒混凝土冲击荷载为 2 0 kN m2 混凝土振捣荷载为 2 0 kN m2 纵梁 横梁木材均使用鱼鳞云杉 抗弯刚度 E 9000 106N m2 容许应力 w 13 0Mpa 胶合板的抗弯刚度 E 4860 106N m2 容许应力 w 9 68Mpa 自重荷载 23 1 8 9108 925004 0mkNQ 计算荷载 2 76 18 0 20 20 1 4 18 92 1mkNQ 1 模板验算 力学模型为承受均布荷载的多跨连续单向板 为安全起见 按跨度为 0 3m 简支梁计算 厚度 1 8cm 计算宽度取 1 0m 模板上线荷载 mkNq 76 18176 18 模板跨中弯矩 Nm ql M211 8 3 01076 18 8 232 模板截面抵抗矩 35 22 1067 6 6 02 0 0 1 6 m bh Wij 模板惯性矩 47 33 1067 6 12 02 0 0 1 12 m bh I 模板跨中处最大应力 MPaMPa W M w ij 68 916 3 模板跨中挠度 m l m EI ql f 44 4 105 7 400 101 6 384 5 模板应力及最大挠度均符合要求 2 横梁验算 计算跨度 0 9m 间距 0 3m 截面尺寸为 10 0cm 10 0cm 力学模型为承受 均布线荷载的多跨连续梁 为安全起见 简化为承受均布荷载的简支梁计算 承受从模板上传来的均布线荷载 忽略木模板自重 横梁方木上线荷载 mkNq 63 5 3 076 18 横梁支座反力 kNR53 229 063 5 横 横梁跨中弯矩 Nm ql M570 8 9 01063 5 8 232 横梁方木截面抵抗矩 34 22 1067 1 6 1 01 0 6 m bh Wij 横梁方木惯性矩 46 33 1033 8 12 1 01 0 12 m bh I 横梁跨中处最大应力 MPaMPa W M w ij 0 1341 3 10 1067 1 570 6 4 横梁跨中挠度 m l m EI ql f 33 66 434 1025 2 400 1064 0 1033 8109000384 9 01063 55 384 5 横梁应力及最大挠度均符合要求 3 纵梁验算 计算跨度 0 9m 间距 0 9m 截面尺寸为 10 0cm 10 0cm 力学模型为承受 集中荷载的多跨连续梁 按承受集中荷载的 4 跨连续梁计算 承受从横梁上传 来的集中荷载作用 忽略方木模板自重 单个集中荷载 kNRP06 5 53 222 横 纵梁支座反力 kNR18 152206 5 06 5 06 5 纵 纵梁跨中最大弯矩 NmPLM10849 01006 5238 0 238 0 3 纵梁方木截面抵抗矩 34 22 1067 1 6 1 01 0 6 m bh Wij 纵梁方木惯性矩 46 33 1033 8 12 1 01 0 12 m bh I 纵梁跨中处最大应力 MPaMPa W M w ij 0 1349 6 10 1067 1 1084 6 4 纵梁跨中挠度 m l m EI Pl f 33 66 33 1025 2 400 1003 1 1033 8 10900048 9 01006 5 48 3 纵梁应力及最大挠度均符合要求 4 支架验算 钢管立管顺顶进涵方向间距 0 9m 横向间距 0 9m 支架计算高度为 1 5m 步距为 1 5m 共 1 步 使用 48 2 5 扣结式钢管架 承受从纵梁上传来 的集中荷载 忽略木模板自重 因目前使用的钢管壁厚普遍较薄 取壁厚 2 5mm 计算 单个钢管架截面面 积 A 为 3 57cm2 回转半径 i 为 16 11mm 支架钢管容许应力 205Mpa 支 架自重为 0 027kN m 长细比 93 1011 16 5 1 3 查表 得 626 0 钢管容许稳定承载力 kNAP 8 4510626 0 1057 3 1005 2 348 轴心压力 kNPkNP8 4538 15027 0 6 35 2 2 118 15 均满足要求 3 顶进涵施工工艺 顶进涵施工工艺如图 2 所示 顶进涵涵身预制不同于其他涵身浇注 特别应注意 涵身中心线 滑板中 心线 顶进后涵位中心线三者共一直线 涵底前端设置船头坡 以便顶进时将 高出涵底的土壤压入涵底 增加其承载力 防止扎头 安装涵身底板钢筋 立底板侧模 浇注底板 养护 立涵身内模 安装侧墙及顶板钢筋立涵身外模 浇注侧墙及顶板 养护 拆模 施工涵身防水层 图 2 顶进涵施工工艺流程图 4 结论 本文介绍江阴兴澄特钢为穿越新长铁路所修建的顶进涵箱形立交施工中模 板与支护施工工艺 重点在于模板的选择和脚手架支撑系统的计算方法 也介 绍了顶进涵制作时的施工工艺流程和注意事项 为同类工程施