盖梁模板施工方案及设计计算.docx
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盖梁模板施工方案及设计计算.docx
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盖梁模板施工方案及设计计算
一、工程概况
二、编制依据
三、模板计算
3.1梁截面及有关构造图
3.2参数信息
3.3梁侧模板荷载计算
3.4梁侧模板面板计算
3.5梁侧模次楞计算
3.6侧模主楞计算
3.7穿墙螺栓的计算
3.8梁底模面板计算
3.9梁底横梁计算
3.10梁底纵梁计算
3.11抱箍架计算
四、模板安装
4.1一般要求
4.2模板组拼
4.3模板定位
4.4模板支设
五、模板质量保证措施
六、模板拆除
七、安全文明施工措施
八、事故应急救援预案
九、附图
一、工程概况
本工程为××路C标,工程范围内有5#桥、6#桥两座桥梁,桥梁上部结构采用三跨一联预应力钢筋砼简支空心板梁,5#桥8m+8m+8m=24m、6#桥8m+10m+8m=26m,桥面宽度为52.62m。
下部结构采用桩接盖梁(桥台),φ1.0m的钻孔灌注桩基础。
墩台盖梁为矩形普通钢筋砼结构,每个桥墩盖梁在机非分隔带沉降缝处断开,分成三段。
模板方案主要为盖梁模板设计方案,并以梁断面b=1.3m、h=1.0m为典型断面进行模板体系计算。
二、编制依据
1、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版);
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002;
3、《混凝土施工及验收规范》GB50204-2002;
4、《钢结构设计规范》GB50017-2003;
5、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008;
6、《城市桥梁工程施工及质量验收规范》(CJJ2-2008);
三、模板计算
3.1梁截面及有关构造图(见附图3.1-1~4)
3.2参数信息
1、模板支撑及构造参数
梁截面宽度B(m):
1.30;梁截面高度D(m):
1.00;
模板支撑传力体系:
梁模面板--次楞(横梁)--主楞(纵梁)--抱箍架;
2、荷载参数
新浇混凝土重力密度(kN/m3):
24.00;模板自重(kN/m2):
0.35;钢筋自重(kN/m3):
1.50;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):
17.0;振捣混凝土对梁底模板荷载(kN/m2):
2.0;
振捣混凝土对梁侧模板荷载(kN/m2):
4.0;施工荷载(kN/m2):
4.0;
3、材料参数
木材品种:
杉木;木材弹性模量E(N/mm2):
9000.0;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):
15.0;木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):
1.4;
面板材质:
胶合面板;面板厚度(mm):
18.0;
面板弹性模量E(N/mm2):
6000.0;面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):
13.0;
4、梁底模板参数
梁底横向支撑截面类型:
木方:
100×100mm;梁底纵向支撑截面类型:
22b号工字钢;
梁底横向支撑间隔距离(mm):
200.0;
5、梁侧模板参数
次楞间距(mm):
400;
穿梁螺栓直径(mm):
M12;穿梁螺栓水平间距(mm):
400;
主楞到梁底距离依次是:
200mm,800mm;
主楞材料:
圆钢管;
直径(mm):
48.00;壁厚(mm):
3.00;
主楞合并根数:
2;
次楞材料:
木方;
宽度(mm):
80.00;高度(mm):
100.00;
3.3梁侧模板荷载计算
按《模板技术规范》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
F=0.22γtβ1β2V1/2
F=γH
其中γ--混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
t--新浇混凝土的初凝时间,取2.000h;
T--混凝土的入模温度,取20.000℃;
V--混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;
H--混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取1.000m;
β1--外加剂影响修正系数,取1.200;
β2--混凝土坍落度影响修正系数,取0.850。
分别计算得17.031kN/m2、24.000kN/m2,取较小值17.031kN/m2作为本工程计算荷载。
3.4梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
面板计算简图(单位:
mm)
1、强度计算
材料抗弯强度验算公式如下:
σ=M/W 其中,W--面板的净截面抵抗矩,W=100×1.8×1.8/6=54cm3; M--面板的最大弯矩(N·mm); σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2); [f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2); 按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算: Mmax=0.1q1l2+0.117q2l2 其中,q--作用在模板上的侧压力,包括: 新浇混凝土侧压力设计值: q1=1.2×1×17.03×0.9=18.393kN/m; 振捣混凝土荷载设计值: q2=1.4×1×4×0.9=5.04kN/m; 计算跨度: l=400mm; 面板的最大弯矩M=0.1×18.393×4002+0.117×5.04×4002=3.89×105N·mm; 面板的最大支座反力为: N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×18.393×0.4+1.2×5.04×0.4=10.512kN; 经计算得到,面板的受弯应力计算值: σ=3.89×105/5.40×104=7.2N/mm2; 面板的抗弯强度设计值: [f]=13N/mm2; 面板的受弯应力计算值σ=7.2N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求! 2、挠度验算 ν=0.677ql4/(100EI)≤l/250 q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值: q=18.393N/mm; l--计算跨度: l=400mm; E--面板材质的弹性模量: E=6000N/mm2; I--面板的截面惯性矩: I=100×1.8×1.8×1.8/12=48.6cm4; 面板的最大挠度计算值: ν=0.677×18.393×4004/(100×6000×4.86×105)=1.093mm; 面板的最大容许挠度值: [ν]=l/250=400/250=1.6mm; 面板的最大挠度计算值ν=1.093mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1.6mm,满足要求! 3.5梁侧模板次楞计算 次楞直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的简支梁计算。 次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到: q=10.512/(1.000-0.000)=10.512kN/m 本工程中,次楞采用木方,宽度80mm,高度100mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W=1×8×10×10/6=133.33cm3; I=1×8×10×10×10/12=666.67cm4; E=9000.00N/mm2; 计算简图 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩M=0.244kN·m,最大支座反力R=5.256kN,最大变形ν=0.138mm 1、次楞强度验算 强度验算计算公式如下: σ=M/W<[f] 经计算得到,次楞的最大受弯应力计算值σ=2.44×105/1.33×105=1.8N/mm2; 次楞的抗弯强度设计值: [f]=11N/mm2; 次楞最大受弯应力计算值σ=1.8N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=11N/mm2,满足要求! 2、次楞的挠度验算 次楞的最大容许挠度值: [ν]=600/400=1.5mm; 次楞的最大挠度计算值ν=0.138mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=1.5mm,满足要求! 3.6侧模主楞计算 主楞承受次楞传递的集中力,取次楞的最大支座力5.256kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。 本工程中,主楞采用圆钢管,直径48mm,壁厚3mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=2×4.493=8.99cm3; I=2×10.783=21.57cm4; E=206000.00N/mm2; 主楞计算简图 主楞计算剪力图(kN) 主楞计算弯矩图(kN·m) 主楞计算变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩M=0.368kN·m,最大支座反力R=6.044kN,最大变形ν=0.088mm 1、主楞抗弯强度验算 σ=M/W<[f] 经计算得到,主楞的受弯应力计算值: σ=3.68×105/8.99×103=40.9N/mm2;主楞的抗弯强度设计值: [f]=205N/mm2; 主楞的受弯应力计算值σ=40.9N/mm2小于主楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求! 2、主楞的挠度验算 根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为0.088mm 主楞的最大容许挠度值: [ν]=400/400=1mm; 主楞的最大挠度计算值ν=0.088mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=1mm,满足要求! 3.7穿梁螺栓的计算 验算公式如下: N<[N]=f×A 其中N--穿梁螺栓所受的拉力; A--穿梁螺栓有效面积(mm2); f--穿梁螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2; 穿梁螺栓型号: M12;查表得: 穿梁螺栓有效直径: 9.85mm; 穿梁螺栓有效面积: A=76mm2; 穿梁螺栓所受的最大拉力: N=6.044kN。 穿梁螺栓最大容许拉力值: [N]=170×76/1000=12.92kN; 穿梁螺栓所受的最大拉力N=6.044kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,满足要求! 3.8梁底模面板计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。 计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。 强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。 1、抗弯强度验算 计算公式如下: M=0.1ql2 其中,M--面板计算最大弯矩(N·mm); l--计算跨度(梁底支撑间距): l=200.000mm; q--作用在模板上的压力线荷载,它包括: 新浇混凝土及钢筋荷载设计值(kN/m): q1: 1.2×(24+1.5)×1×1.3×0.9=35.802kN/m; 模板结构自重荷载(kN/m): q2: 1.2×0.35×1.3×0.9=0.491kN/m 施工与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m): q3: 1.4×(4+2)×1.3×0.9=9.828kN/m; q=q1+q2+q3=35.802+0.491+9.828=46.121kN/m; 面板的最大弯矩: M=0.1×46.121×2002=184485.6N·mm; 按以下公式进行面板抗弯强度验算: σ=M/W 其中,σ--面板承受的应力(N/mm2); M--面板计算最大弯矩(N·mm); W--面板的截面抵抗矩 W=bh2/6 b: 面板截面宽度,h: 面板截面厚度; W=1.300×103×18.0002/6=70200.000mm3; f--面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.000N/mm2; 面板截面的最大应力计算值: σ=M/W=184485.600/70200.000=2.628N/mm2; 面板截面的最大应力计算值: σ=2.628N/mm2小于面板截面的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求! 2、挠度验算 刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。 最大挠度计算公式如下: ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 其中,q--作用在模板上的压力线荷载: q=((24.0+1.50)×1.000+0.35)×1.30=33.61N/mm; l--计算跨度(梁底支撑间距): l=200.00mm; E--面板的弹性模量: E=6000.0N/mm2; I--面板的截面惯性矩: I=130.000×1.8003/12=63.180cm4; 面板的最大允许挠度值: [ν]=200/250=0.8mm; 面板的最大挠度计算值: ν=0.677×33.605×2004/(100×6000×6.32×105)=0.095mm; 面板的最大挠度计算值: ν=0.095mm小于面板的最大允许挠度值: [ν]=0.8mm,满足要求! 3.9梁底横梁计算 本工程梁底横向支撑采用木方: 100×100mm。 强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。 1、荷载的计算: (1)钢筋混凝土梁自重(kN/m): q1=(24+1.5)×1×0.2=5.1kN/m; (2)模板的自重荷载(kN/m): q2=0.35×(2×1+1.3)/1.3×0.2=0.178kN/m (3)施工与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m): 经计算得到,活荷载标准值 P1=(4+2)×0.2=1.2kN/m; 恒荷载设计值: q=1.2×5.1×0.9+1.2×0.178×0.9=5.7kN/m; 活荷载设计值: P=1.4×1.2×0.9=1.512kN/m; 线荷载设计值: q=5.7+1.512=7.212kN/m; 梁底横梁计算简图(kN/m) 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 变形图(mm) 横向支撑的支座力N1=N2=4.688kN; 横向支撑杆最大弯矩值为M=2.17kN·m; 横向支撑的最大受弯应力计算值: σ=2.166×106/166666.67=13N/mm2; 截面抗剪强度必须满足: τ=3V/(2bh0)≤fv 梁底横向支撑受剪应力计算值τ=3×4.688×103/(2×100.000×100.000)=0.703N/mm2; 横向支撑的最大挠度: ν=7.862mm; 横向支撑的允许挠度: [ν]=1600.000/250=6.400mm; 横向支撑的最大应力计算值12.995N/mm2小于横向支撑的抗弯强度设计值[f]=15.000N/mm2,满足要求! 横向支撑的受剪应力计算值0.703N/mm2小于抗剪强度设计值[τ]=1.400N/mm2,满足要求! 横向支撑的最大挠度ν=5.487mm小于最大允许挠度[ν]=6.400mm,满足要求! 3.10梁底纵梁计算 本工程梁底纵向支撑采用22b号工字钢。 强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。 1、荷载的计算: (1)钢筋混凝土梁自重(kN): P1=(24+1.5)×1×1.3×0.2/2=3.315kN; (2)模板的自重荷载(kN): P2=0.35×(2×1+1.3)×0.2/2=0.115kN (3)施工与振捣混凝土时产生的荷载(kN): 经计算得到,活荷载标准值 P3=(4+2)×1.3×0.2/2=0.78kN; 经计算得到,活荷载标准值 集中荷载设计值: P=1.2×(3.315+0.116)+1.4×0.780=5.209kN; 2、抗弯强度及挠度验算: 梁底纵向支撑,按集中荷载三跨连续梁计算: 梁底纵向支撑计算简图(kN) 梁底纵向支撑梁剪力图(kN) 梁底纵向支撑梁弯矩图(kN·m) 梁底纵向支撑梁变形图(mm) 最大弯矩: M=16.295kN·m 最大剪力: V=77.875kN 最大变形(挠度): ν=0.954mm 按以下公式进行梁底纵向支撑抗弯强度验算: σ=M/W 其中,σ--梁底纵向支撑承受的应力(N/mm2); M--梁底纵向支撑计算最大弯矩(N·mm); W--梁底纵向支撑的截面抵抗矩: 截面抵抗矩W=325000mm3; [f]--梁底纵向支撑截面的抗弯强度设计值(N/mm2)[f]=215.000N/mm2; [w]--最大容许挠度(mm)[w]=4400.000/250=10.000mm; 梁底纵向支撑截面的最大应力计算值: σ=M/W=16.295×106/325000.000=50.140N/mm2 梁底纵向支撑的最大应力计算值50.14N/mm2小于梁底纵向支撑抗弯强度设计值215N/mm2,满足要求! 梁底纵向支撑的最大挠度计算值: ν=0.954mm小于梁底纵向支撑的最大允许挠度[ν]=10mm,满足要求! 3、抗剪强度验算 截面抗剪强度必须满足: τ=V[b×h02-(b-δ)h2]/(8IZδ)≤fv IZ--工字钢的惯性矩,3570cm4; δ--工字钢的腹板厚度,9.5mm; b--工字钢的翼缘宽度,112mm; h0--工字钢高度,220mm; h--工字钢腹板高度,195.4mm; 梁底横向支撑受剪应力计算值T=77.875×103×[112×2202-(112-9.5)×195.42]/(8×3570×104×9.5)=43.263N/mm2; 梁底纵向支撑抗剪强度设计值[fv]=125.000N/mm2; 梁底纵向支撑的受剪应力计算值43.263N/mm2小于梁底纵向支撑抗剪强度设计值125N/mm2,满足要求! 3.11抱箍架计算 1、荷载计算 静荷载标准值包括以下内容: (1)模板纵梁自重产生的轴向力NGK1(kN) 纵梁工字钢自重合计NGk1=31.1×4.6×2×10=2.86KN。 (2)加固杆、操作架和附件等产生的轴向力NGK2(kN) 脚手架加固杆、剪刀撑和附件等产生的轴向力合计NGk2取1.5kN; (3)梁钢筋混凝土、模板及梁底支撑等产生的轴向力NGK3(kN) 1)钢筋混凝土梁自重(kN): (24.000+1.500)×1.300×1.000×4.6=152.49kN; 2)模板的自重荷载(kN): 0.350×(2×1.000+1.300)×4.6=5.313kN; 经计算得到,梁钢筋混凝土、模板及梁底支撑等产生的轴向力合计NGk3=152.49+5.313=157.803kN; 静荷载标准值总计为NG=NGK1+NGK2+NGk3=162.16kN; 活荷载计算标准值 施工与振捣混凝土时产生的荷载(kN): 经计算得到,活荷载标准值 NQ=(4.000+2.000)×1.300×4.6=35.88kN; 按每个墩柱设1个抱箍架支承上部荷载,由上面的计算可知: 支座反力R=1.2NG+1.4NQ=1.2×162.16+1.4×35.88=244.824kN; 以R为抱箍架需要承受的竖向压力进行计算,该值即为1个抱箍架需产生的摩擦力。 2、抱箍架受力计算 (1)螺栓轴向受拉计算 在砼与钢之间设一层土工布(厚度4mm),抱箍产生的轴向压力F计算如下: 由R=μ×S×F得 F=R/(μ*S) 式中,µ为土工布与钢之间的摩擦系数,取=0.3; S为抱箍环向接触面积,S=0.3×1×3.14=0.942m2; 则F=244.824/0.3/0.942=866.33kN; 抱箍的压力作用由8根M20的螺栓的拉力产生,即每根螺栓拉力为N=F/8=866.33kN/8=108kN< =0.8×155=124KN(钢结构设计规范表7.2.2-2中M20、10.9级高强螺栓取值),故高强螺栓满足强度要求。 (2)求螺栓需要的扭紧力矩M 1)由螺帽压力产生的反力矩M1=μN1×L1 μ=0.15钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015力臂 M1=0.15×86.63×0.015=0.195KN.m 2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10° M2=µ×Ncos10°×L2+Nsin10°×L2 式中L2=0.011(L2为力臂) M2=0.15×86.63×cos10°×0.011+86.63×sin10°×0.011=0.305KN·m M=M1+M2=0.195+0.305=0.5KN·m=50kg·m 所以要求螺栓的扭紧力矩M≥50kg·m (3)抱箍环的应力计算: 1)抱箍环拉应力 拉力F=866.43KN 抱箍环采用面板δ15mm的钢板,抱箍高度为0.30m。 则抱箍环的环向受拉截面积: S=0.015×0.3=0.0045m2; σ=F/S=866.43×103/0.0045=192MPa<[σ]=215MPa(模板规范表A.1.1-1取值),满足要求。 2)抱箍环剪应力 =R/(2S) =244.43/(2×0.0045) =27MPa<fv=125MPa(模板规范表A.1.1-1取值); 满足强度要求 4、模板安装 4.1模板安装的一般要求 1、模板安装顺序。 搭设和调平模板支架→按标高铺梁底模板→拉线找直→绑扎梁钢筋→安装垫块→梁两侧模板→调整模板。 2、技术要点。 按设计要求起拱,并注意梁的侧模包住底模,下面龙骨包住侧模。 4.2模板组拼 模板组装要严格按照模板配板图尺寸拼装成整体,模板在现场拼装时,要控制好相邻板面之间拼缝,两板接头处要加设卡子,以防漏浆,拼装完成后用钢丝把模板和竖向钢管绑扎牢固,以保持模板的整体性。 4.3模板定位 首先根据已知轴线点引测桥梁的主轴线的控制线,并以该控制线为起点,引出每道梁的轴线,根据轴线与施工图找出模板的内线、边线以及外侧控制线,施工前三线必须到位,以便于模板的安装和校正。 4.4模板的支设 模板支设前,不得有积水、杂物,并将施工缝表面浮浆剔除,用水冲净。 所有内侧模板必须刷油性脱模剂。 五、模板质量保证措施 5.1进场模板质量标准 1、技术性能必须符合相关质量标准。 2、外观质量检查标准(通过观察检验) 任意部位不得有腐朽、霉斑、鼓泡。 不得有板边缺损、起毛。 每平方米单板脱胶不大于0.001m2。 每平方米污染面积不大于0.005m2。 3、规格尺寸标准 厚度检测方法: 用钢卷尺在距板边20mm处,长短边分别测3点、1点,取8点平均值;各测点与平均值差为偏差。 长、宽检测方法: 用钢卷尺在距板边100mm处分别测量每张板长、宽各2点,取平均值。 对角线差检测方法: 用钢卷尺测量两对角线之差。 翘曲度检测方法: 用钢直尺量对角线长度,并用楔形塞尺(或钢卷尺)量钢直尺与板面间最大弦高,后者与前者的比值为翘曲度。 5.2模板安装质量要求 必须符合《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002)及《城市桥梁工程施工及质量验收规范》(CJJ2-2008
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