顶进涵模板和支护施工工艺设计检算

1、 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、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

2、，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。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

3、ct012V1/2F=cH使用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/m2F=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

4、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/mM=0.125ql2=0.125×14.1×0.62=0.63KN.m=M/

5、Wn=6.3×105/167000=3.77N/mm2<fm=13 N/mm2c) 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

6、，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：计算荷载：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：模板跨中弯矩：模板

7、截面抵抗矩：模板惯性矩：模板跨中处最大应力：模板跨中挠度：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：横梁支座反力：横梁跨中弯矩：横梁方木截面抵抗矩：横梁方木惯性矩：横梁跨中处最大应力：横梁跨中挠度：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

8、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：纵梁支座反力：纵梁跨中最大弯矩：纵梁方木截面抵抗矩：纵梁方木惯性矩：纵梁跨中处最大应力：纵梁跨中挠度：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：查表，得钢管容许稳定承载力：轴心压力：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。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，为同类工程施工积累的宝贵经验。参考文献1谭恩锋. 既有线顶进涵施工关键技术J. 建筑,2012,32:198