孟機(jī)區(qū)間明挖斷模板支架工程計(jì)算書(shū)(

1、鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路一期工程5標(biāo)土建工程 孟機(jī)區(qū)間明挖段模板支架工程計(jì)算書(shū) 編制：復(fù)核：審核：批準(zhǔn)： 中鐵四局集團(tuán)有限公司鄭州市城郊鐵路一期土建05標(biāo)段項(xiàng)目部二一四年七月二日目 錄1 編制依據(jù)12 工程概況12.1 工程簡(jiǎn)介12.2 設(shè)計(jì)概況12.3 施工方案33 計(jì)算書(shū)33.1 側(cè)墻模板及支撐體系驗(yàn)算33.1.1側(cè)墻模板驗(yàn)算33.1.2 側(cè)墻斜撐驗(yàn)算83.1.3 中隔墻及U型槽段側(cè)墻模板支撐體系驗(yàn)算93.2 頂（中）板模板及支撐體系驗(yàn)算10中鐵四局鄭州市城郊鐵路一期土建05標(biāo)段 孟機(jī)區(qū)間明挖段模板支架工程計(jì)算書(shū)孟機(jī)區(qū)間明挖段模板支架工程計(jì)算書(shū)1 編制依據(jù)（1）鄭州市南四環(huán)至鄭州南站

2、城郊鐵路工程05標(biāo)段實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)；（2）鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路工程05標(biāo)段施工技術(shù)調(diào)查報(bào)告；（3）鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路工程05標(biāo)段招投標(biāo)文件；（4）鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路工程05標(biāo)段孟機(jī)區(qū)間明挖段主體結(jié)構(gòu)施工圖；（5）鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路工程05標(biāo)段機(jī)場(chǎng)城際站巖土工程勘察報(bào)告；（6）國(guó)家和鄭州市及建筑行業(yè)有關(guān)地鐵的模板支架工程的施工技術(shù)、驗(yàn)收、安全生產(chǎn)、行業(yè)管理的規(guī)范、規(guī)程、文件：1） 建質(zhì)200987號(hào)關(guān)于印發(fā)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法的通知；2）建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2011）；3）建筑施工碗扣式鋼管腳手架安

3、全技術(shù)規(guī)范（JGJ166-2008）；4）建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JGJ162-2008）；5）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010；6）建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范JGJ 801991；7）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2012)；8）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003)；9）木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50005-2003)；10）建筑施工計(jì)算手冊(cè)（第三版)。（7）本公司在蘇州地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵、武漢地鐵、昆明地鐵的施工經(jīng)驗(yàn)。2 工程概況2.1 工程簡(jiǎn)介孟莊路站機(jī)場(chǎng)城際站區(qū)間全長(zhǎng)1640m，區(qū)間由高架段、路基段、U型槽段及地下段組成。本次施工方案設(shè)計(jì)范圍為孟莊路站機(jī)場(chǎng)

4、城際站區(qū)間的U型槽及地下段明挖段，起點(diǎn)里程右K49+960.000,終點(diǎn)里程為K50+419.300,全長(zhǎng)459.300m。其中U型槽段起點(diǎn)里程右K49+960.000，終點(diǎn)里程為K50+171.480,長(zhǎng)211.48m。地下明挖段（框架結(jié)構(gòu)）起點(diǎn)里程K50+171.480，終點(diǎn)里程為K50+419.300,長(zhǎng)247.820m。本設(shè)計(jì)區(qū)段采用明挖法施工。其中明挖段基坑采用鉆孔樁+鋼管支撐體系，U型槽段分別采用土釘墻支護(hù)和放坡開(kāi)挖兩種。2.2 設(shè)計(jì)概況孟機(jī)區(qū)間明挖段按結(jié)構(gòu)形式分為框架結(jié)構(gòu)段和U型槽結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)尺寸介紹如下：（1）框架結(jié)構(gòu)段：如圖2.2-1、圖2.2-2所示。頂板：厚700mm。

5、中板：盾構(gòu)井段厚400mm。底板：標(biāo)準(zhǔn)段厚700mm，盾構(gòu)井段厚800mm。側(cè)墻：標(biāo)準(zhǔn)段厚700mm，盾構(gòu)井段厚800mm。中隔墻：標(biāo)準(zhǔn)段厚400mm，盾構(gòu)井段厚900mm。圖2.2-1 明挖框架結(jié)構(gòu)段盾構(gòu)井處橫斷面圖圖2.2-2 明挖框架結(jié)構(gòu)段標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面圖（2）U型槽結(jié)構(gòu)段：如圖2.2-3所示。底板：厚700mm。側(cè)墻：厚700mm。圖2.3-3 U型槽標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面圖2.3 施工方案本工程基坑采用分段、分層、分塊開(kāi)挖，主體結(jié)構(gòu)則采用順筑法施工，分段長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)藍(lán)圖確定（分段長(zhǎng)度不大于25m）。明挖框架結(jié)構(gòu)段首先澆注底板，待底板達(dá)一定強(qiáng)度后，以該段底板為基礎(chǔ)，澆筑中隔墻、頂板和側(cè)墻。U型槽段

6、首先澆注底板，待底板達(dá)一定強(qiáng)度后，以該段底板為基礎(chǔ)，澆筑外側(cè)墻。本工程支架體系采用482.8mm碗扣式滿堂支架體系搭設(shè)（支架立桿按2.8mm厚計(jì)算），整個(gè)支架體系由立桿、橫桿、水平桿、剪刀撐、可調(diào)底座、可調(diào)頂托以及連接扣件等組成?？蚣芏沃Ъ芊桨福褐邪搴晚敯逋肟壑Ъ芰U間距為600mm900mm（縱橫），步距1200mm。為增加支架體系的整體穩(wěn)定性，在每層支架之間加設(shè)一道水平鋼管桿，同時(shí)用于對(duì)撐側(cè)模，并布置縱、橫、水平剪刀撐。U型槽支架方案：因U型槽只有底板和側(cè)墻，主要考慮側(cè)墻施工方案，在外側(cè)搭設(shè)2排鋼管支架用于作業(yè)平臺(tái)，側(cè)墻模板采用對(duì)拉螺桿加固，為保證側(cè)墻砼澆筑安全，在兩側(cè)各增加斜撐加固，在底

7、板上預(yù)埋鋼筋頭做斜支撐固定點(diǎn)。模板與支架由可調(diào)頂托、主楞、次楞連系?？烧{(diào)頂托固定在支架上，主楞、次楞均采用100100mm方木材料，主楞直接安置在可調(diào)頂托上，次楞鋪設(shè)在主楞上，模板采用15mm厚竹膠板，由鋼釘將其固定在次楞上。U型槽段側(cè)墻模板采用M14對(duì)拉螺栓加固。3 計(jì)算書(shū)由于目前市場(chǎng)上48mm鋼管厚度大部分都為3mm左右，出于安全考慮，計(jì)算書(shū)中48mm鋼管壁厚統(tǒng)一按2.8mm計(jì)算。3.1 側(cè)墻模板及支撐體系驗(yàn)算3.1.1側(cè)墻模板驗(yàn)算（1）作用在側(cè)墻模板上的荷載1)新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值（G3k）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.1.1-4知：新澆筑混凝土對(duì)

8、模板最大側(cè)壓力按公式9.1-1、9.1-2計(jì)算,并取二式中較小值。 (3.1-1) (3.1-2)式中：F新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力計(jì)算值 (kN/m2)；c混凝土的重力密度，取24kN/m3；t0新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），可按公式t0=200/(T+15)，T為混凝土的溫度，取20，t0=200/(20+15)=5.7h；1外加劑影響修正系數(shù)，取1=1.2；1混凝土的坍落度影響修整系數(shù)。當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)，取0.85，坍落度為5090mm時(shí)，取1.0，坍落度為110150mm，取1.15，本次計(jì)算取2=1.15；V混凝土澆注速度，取V=1m/h；H混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置至新澆混凝土頂面的總

9、高度，本次側(cè)墻澆注高度取最大值7.2m。由式3.1-1得，F(xiàn)1=0.22ct011V1/2=0.22245.71.21.151=41.53 kN/m2由式3.1-2得，F(xiàn)2=c H=247.2=172.8kN/m2新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值取二者較小值，則新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值為G3k=41.53kN/m2。新澆筑混凝土側(cè)壓力的有效壓頭高度：h=F/c=41.53/2.4=1.73m。2)傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值（Q3k）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.1.2-3知：采用串管或?qū)Ч芄┝蠒r(shí)，傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q3k=2kN/m2，且作用范圍在

10、新澆筑混凝土側(cè)壓力的有效壓頭高度之內(nèi)。3)作業(yè)在側(cè)墻模板上的荷載設(shè)計(jì)值（F）和荷載標(biāo)準(zhǔn)值（F）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.3.1知：F1=GG3k+0.9QQ3k=1.241.53+0.91.42=52.36kN/m2F2=GG3k+QcQ3k=1.3541.53+1.40.72=58.03kN/m2則作業(yè)在側(cè)墻模板上的荷載設(shè)計(jì)值為F=0.958.03=52.22 kN/m2作業(yè)在側(cè)墻模板上的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為F=G3k=41.53kN/m2（2）側(cè)墻模板面板驗(yàn)算側(cè)墻模板面板采用厚度為15mm的竹膠板，單板面積1220mm2440mm，模板內(nèi)楞采用100mm100mm

11、方木，方木間距250mm。側(cè)墻模板在力學(xué)上屬于受彎構(gòu)件，按跨度為250mm的三等跨連續(xù)梁計(jì)算。模板截面特性(取單位寬度1m計(jì)算)。截面抵抗矩:W模板=bh2/6=1000152/6=3.75104mm3截面慣性矩:I模板=bh3/12=1000153/12=2.81105mm4強(qiáng)度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=52.221=52.22kN/m剛度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=41.531=41.53kN/m1）強(qiáng)度驗(yàn)算=8.7MPaf模板m=13MPa強(qiáng)度符合要求。2）剛度驗(yàn)算：模板的撓度為：=0.43mm=0.625mm剛度符合要求。式中：f模板m模板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f模板m=13MPa； E木模板彈性模

12、量，取E木=9103N/mm2；（3）側(cè)墻模板內(nèi)楞驗(yàn)算側(cè)墻模板內(nèi)楞采用100mm100mm方木，豎向間距250mm布置，模板外楞采用100mm100mm方木，水平間距600mm布置。側(cè)墻模板內(nèi)楞在力學(xué)上屬于受彎構(gòu)件，按跨度為600mm的三等跨連續(xù)梁計(jì)算。100mm100mm方木截面特性：截面抵抗矩：W方木=bh2/6=1001002/6=1.67105mm3；截面慣性矩：I方木=bh3/12=1001003/12=8.33106mm4強(qiáng)度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=52.220.25=13.06kN/m剛度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=41.530.25=10.38kN/m1）強(qiáng)度驗(yàn)算=2.82MPaf方木

13、m=13MPa=0.71MPaf方木v=1.4MPa強(qiáng)度符合要求。2）剛度驗(yàn)算：模板的撓度為：=0.12mm=1.5mm剛度符合要求。式中：f方木m方木抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f方木m=13MPa；f方木v方木抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f方木v=1.4MPa； E木方木彈性模量，取E木=9103N/mm2。（4）側(cè)墻模板外楞驗(yàn)算側(cè)墻模板外楞采用100mm100mm方木，水平間距600mm布置，支撐橫桿的步距為600mm600mm(縱橫)，側(cè)墻模板外楞在力學(xué)上屬于受彎構(gòu)件，按跨度為600mm的三等跨連續(xù)梁計(jì)算。100mm100mm方木截面特性：截面抵抗矩：W方木=bh2/6=1001002/6=1.67105

14、mm3；截面慣性矩：I方木=bh3/12=1001003/12=8.33106mm4強(qiáng)度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=52.220.6=31.33kN/m剛度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=41.530.6=24.92kN/m1）強(qiáng)度驗(yàn)算： =6.75MPaf方木m=13MPa強(qiáng)度符合要求。2）剛度驗(yàn)算：=0.23mm=1.5mm剛度符合要求。式中：f方木m方木抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f方木m=13MPa；f方木v方木抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f方木v=1.4MPa； E木方木彈性模量，取E木=9103N/mm2。（5）側(cè)墻模板對(duì)稱鋼管驗(yàn)算側(cè)墻模板對(duì)稱鋼管為通長(zhǎng)布置，支撐橫桿的步距為600mm600mm(縱橫)。單根鋼管受到

15、的軸心壓力設(shè)計(jì)值:N=52.220.60.6=18.80kN1）鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算：=l0/i=900/16=56=150鋼管長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。查建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）附錄D知：=0.828=57.19MPaf鋼=215MPa鋼管穩(wěn)定性滿足要求。2）鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算：=47.36MPaf鋼=215MPa鋼管強(qiáng)度滿足要求。式中：N-立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值(kN)，取N=18.80kN；-軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；長(zhǎng)細(xì)比,由=l0/i確定；i計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=0.35(48+42.4)/2=16mm；A立桿凈截面面積(mm2)，A=3.14(242-21.22)=397mm

16、2；l0立桿的計(jì)算長(zhǎng)度(m)，l0=0.9m；f鋼鋼管抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f鋼=215MPa。 3.1.2 側(cè)墻斜撐驗(yàn)算端頭井局部側(cè)墻斜撐采用2根482.8mm鋼管支撐，與水平方向夾角為30方向設(shè)置，鋼管一端部固定在底板預(yù)埋的28mm鋼筋上，鋼管斜撐的豎向間距為1200mm,橫向間距900mm，斜撐與支架立桿之間用扣件連接，增加鋼管整體穩(wěn)定性。單根鋼管受到的軸心壓力設(shè)計(jì)值:N=0.552.221.20.9/cos30=32.56kN1）鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算：=l0/i=1040/16=65=150鋼管長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。查建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）附錄D知：=0.78=105.15

17、MPaf鋼=215MPa鋼管斜撐穩(wěn)定性滿足要求。2）鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算：=82.02MPaf鋼=215MPa鋼管強(qiáng)度滿足要求。式中：N-立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值(kN)，取N=32.56kN；-軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；長(zhǎng)細(xì)比,由=l0/i確定；i計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=0.35(48+42.4)/2=16mm；A立桿凈截面面積(mm2)，A=3.14(242-21.22)=397mm2；l0立桿的計(jì)算長(zhǎng)度(m)，l0=0.9/cos30=1.04m；f鋼鋼管抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f鋼=215MPa。 3.1.3 中隔墻及U型槽段側(cè)墻模板支撐體系驗(yàn)算本工程中隔墻模板采用15mm厚竹膠板，內(nèi)楞采用10010

18、0mm方木按間距250mm布置。外楞采用2根482.8mm鋼管按豎向間距600mm布置，縱向跨度450mm，鋼管由M14整體對(duì)拉螺栓固定，拉桿間距600450mm。（1）中隔墻和U型槽側(cè)墻模板和內(nèi)楞的強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算同側(cè)墻驗(yàn)算部分，不再重復(fù)。（2）鋼管外楞驗(yàn)算。2根482.8mm鋼管截面特性：截面抵抗矩：W鋼管=23.14（483-42.43/48）/32=8.49103mm3；截面慣性矩：I鋼管=23.14（484-42.44）/64=2.04105mm4強(qiáng)度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=52.220.6=31.33kN/m剛度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=41.530.6=24.92kN/m1）強(qiáng)度驗(yàn)算：

19、=74.73MPaf鋼m=215MPa強(qiáng)度符合要求。2）剛度驗(yàn)算：=0.16mm=1.13mm剛度符合要求。式中：f鋼m槽鋼抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f鋼m=215MPa；f鋼v槽鋼抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f鋼v=125MPa； E鋼槽鋼彈性模量，取E鋼=2.1105N/mm2。（3）模板拉桿驗(yàn)算中隔墻和U型槽側(cè)墻模板采用M14對(duì)拉螺栓加固，螺栓受到的拉力，等于鋼管大楞處的反力：對(duì)拉螺栓收到的拉力：N=Flb/2=52.220.450.6=14.10 kNNtb=17.8 kN滿足要求Ntb對(duì)拉螺栓軸向拉力設(shè)計(jì)值，M14的對(duì)拉螺栓Ntb=17.8 kN3.2 頂（中）板模板及支撐體系驗(yàn)算孟機(jī)區(qū)間明挖段中板和

20、頂板碗扣支架均按縱向600mm，橫向900mm，步距1200mm搭設(shè)。模板采用15mm的竹膠板，模板上層小楞木均采用100mm100mm方木鋪設(shè)，間距250mm，下層大楞采用100mm100mm方木鋪設(shè)，間距為900mm。因中板和頂板采用相同的模板及支撐體系，驗(yàn)算時(shí)只需驗(yàn)算混凝土厚度較大的頂板模板及支撐體系 （1）作用在模板上的荷載1)模板自重標(biāo)準(zhǔn)值（G1k）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.1.1-1知：木模板的自重標(biāo)準(zhǔn)值G1k=0.3 kN/m22)新澆筑鋼筋混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值（G2k）頂板厚度為700mm,則：新澆筑鋼筋混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值：G2k=c H =240.

21、7=16.8kN/m23)鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值（G3k）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.1.1-3知：鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值：G3k=1.1 kN/m24)施工人員及機(jī)械設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值（Q1k）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.1.1-3知：施工人員及機(jī)械設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Q1k =2.5kN/m25)作業(yè)在模板上的荷載設(shè)計(jì)值（F）和荷載標(biāo)準(zhǔn)值（F）根據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JTJ162-2008）中4.3.1知：F1=G（G1k+G2k+G3k）+0.9QQ1k=1.2（0.3+16.8+1.1）+1.42.5=25.34kN/m21F2=G（G1k

22、+G2k+G3k）+QcQ1k=1.35（0.3+16.8+1.1）+1.40.72.5=27.02kN/m2則作業(yè)在模板上的荷載設(shè)計(jì)值為F=0.927.02=24.32kN/m2作業(yè)在側(cè)墻模板上的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為F= G1k+G2k+G3k =0.3+16.8+1.1=18.2kN/m2（2）模板計(jì)算模板面板采用厚度為15mm的竹膠板，單板面積1220mm2440mm，模板小楞采用100mm100mm方木，方木間距250mm。側(cè)墻模板在力學(xué)上屬于受彎構(gòu)件，按跨度為250mm的三等跨連續(xù)梁計(jì)算。模板截面特性(取單位寬度1m計(jì)算)。截面抵抗矩:W模板=bh2/6=1000152/6=3.75104m

23、m3截面慣性矩:I模板=bh3/12=1000153/12=2.81105mm4強(qiáng)度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=24.321=24.32kN/m剛度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=18.21=18.2kN/m1）強(qiáng)度驗(yàn)算=4.05MPaf模板m=13MPa強(qiáng)度符合要求。2）剛度驗(yàn)算：模板的撓度為：=0.19mm=0.625mm剛度符合要求。式中：f模板m模板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f模板m=13MPa； E木模板彈性模量，取E木=9103N/mm2；（3）模板下層小楞驗(yàn)算模板小楞采用100mm100mm方木，縱向間距250mm布置，模板大楞采用100mm100mm方木，橫向間距900mm布置。小楞在力學(xué)上屬于受彎構(gòu)

24、件，按跨度為900mm的三等跨連續(xù)梁計(jì)算。100mm100mm方木截面特性：截面抵抗矩：W方木=bh2/6=1001002/6=1.67105mm3；截面慣性矩：I方木=bh3/12=1001003/12=8.33106mm4強(qiáng)度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=24.320.25=6.08kN/m剛度計(jì)算時(shí)荷載：q=Fl=18.20.25=4.55kN/m1）強(qiáng)度驗(yàn)算=2.95MPaf方木m=13MPa=0.49MPaf方木v=1.4MPa強(qiáng)度符合要求。2）剛度驗(yàn)算：模板的撓度為：=0.27mm=2.25mm剛度符合要求。式中：f方木m方木抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f方木m=13MPa；f方木v方木抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f方木v=1.4MPa； E木方木彈性模量，取E木=9103N/mm2。（4）模板下層大楞驗(yàn)算模板大楞采用100mm100mm方木，橫向間距900mm布置，支架立桿的布距為600mm900mm(縱橫)，大楞在力學(xué)上屬于受