筒体模板及脚手架施工方案.doc
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1、1、编制依据1)重庆CBD总部供冷供热工程施工设计施工图;2)钢管脚手架、模板支架安全选用技术规程(DB11/T583-2008);3)建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008);4)建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ1662008);5)钢管脚手架扣件GB15831-2006;6)建筑结构荷载规范GB50009-2001。2、工程概况取水泵房:地面高程约194m,底面设计最低标高约为150.291 m,深度约43.709m,其中土层厚度21.7123.39m,主要为素填土及少量原生土层,主要为褐色,有粉质粘土混砂泥岩块碎石,局部见少量的块瓦片、混凝土块等建筑垃圾组成。砂泥岩
2、块碎石及砖瓦片、混凝土块等硬质物含量约占30%60%,为随意堆填,未经压实处理,呈松散状。下部强风化厚度1.22.5m,为泥岩,紫红色,泥质结构,薄-中厚层状构造,岩体破碎。强风化泥岩下伏中分化岩层,岩层厚度19.11919.89m,中风化与强风化过渡段夹杂少量中风化泥岩,下部全为砂岩,砂岩呈灰黄色、麻黄色,中-厚层状构造,矿物成分主要由石英、长石组成,岩体完整。取水泵房位于取水泵站内,为圆形深井,深度较深,为减少对周边环境的影响,同时基坑采用垂直开挖,为确保基坑边坡的稳定性,土层范围内基坑四周设置挡护桩,挡护桩直径1.5m的圆桩,间距3.312m桩基底部嵌入稳定的中风化层不小于6m,挡护桩平
3、均深度约为28.3m,共计24根;挡护桩中心距筒体中心半径为12.65m。筒体上口在挡护桩上设置一道厚1.2m,宽1.5m的环形冠梁,筒体开挖内部在挡护桩上设置牛腿及圈梁支撑,圈梁竖向间距4.5m(3.0m);筒体上部土层范围内挡护桩间采用现浇钢筋混凝土挡板形式支护;下部岩层范围内采用锚喷支护,锚杆采用332普通砂浆锚杆,锚入破裂面稳定层内6.0m,锚杆间距3.312mX2.5m,岩层表面采用挂网喷射混凝土护面,喷射混凝土厚度0.25m。筒体开挖以及初期支护完成后,筒体底板厚度采用钢筋混凝土浇筑,浇筑厚度为2.5m。筒体内侧壁混凝土采用C30钢筋混凝土,抗渗等级P8,衬砌厚度1.5m,初期支护
4、上部圈梁处等空隙均采用同等混凝土回填。筒体内衬砌至高程184.85,衬砌完后筒体内净空18.0m底板厚度为2.5m。3、施工顺序筒体衬砌分为2个层次施工(见图1),首先施工筒体底部混凝土,再做侧壁混凝土施工,由下至上逐步施工。底部混凝土分层浇筑完成,侧壁混凝土按照1.5m的高度分层向上浇筑图1 筒体主体结构施工流程图筒体二衬结构侧墙拟采用1500(高)2000mm(弧长)钢模板+满堂扣件式钢管脚手架体系。环形接头处根据周长要求适当减短点弧长,以便拆模。钢模板面板厚6mm。4、模板及脚手架支撑体系4.1底板模板支撑体系底板为圆弧形底部,圆弧形底部完成后,将浇筑至H155.303,形成取水泵房底部
5、。底部边缘底板厚度为2500mm,筒体中心处底板结构高为4912mm,根据施工要求,在浇筑筒体底板时要同时施做500mm的筒体边墙(小边墙),模板用焊接在底板上的钢筋做支撑,且采用对拉杆将模板拉设。如图2所示。图2 底板以上500mm井身边墙模板图大样图4.2侧墙模板支撑体系图3筒体脚手架及模板支撑体系图(1)面板选择井身边墙采用15002000mm弧形钢模板,面板厚度为6mm。(2)背楞选择紧靠模板安装100100水平木背楞和100100竖向木背楞,如图3所示。在模板安装的同时,筒体内搭设100010001000mm满堂脚手架,为便于H184.85处平台梁板施工,梁下脚手架按照纵横间距500
6、mm搭设。在便于支撑的同时方便施工作业。5、模板及支撑体系检算 5.1边墙模板检验计算边墙模板计算载荷主要有:新浇混凝土对模板侧面的载荷(永久荷载)、倾倒时产生的荷载和振捣混凝土时产生的荷载(可变荷载)。(1) 新浇混凝土对模板侧面的载荷浇筑混凝土最大侧压力计算公式为:F=0.22c12V1/2F=cH取二者较小值。参数:-新浇混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2 )荷载标准值; c混凝土的重力密度(KN/m3 ),取24KN/m3 ; -新筑混凝土的初凝时间(h),根据现场情况,取6小时; -混凝土的浇筑速度(m/h);取2.0 m/h; 1-外加剂影响系数,取1.2; 2-混凝土塌落度影响
7、修正系数,取1.15; -混凝土侧压力计算位置入至新浇筑混凝土顶面的总高度(m),在二衬断面分层中,最高浇筑一层为3m(每模按照1.5m高度设计浇筑,考虑三套模板,第一套模板未拆除前,立设第二套模板,浇筑第二层,以此类推,故浇筑高度按照3m考虑);由此得: F=0.222461.21.1521/2=61.8KN/m2 。 F=243=72 KN/m2 取二者中的较小值,即F=61.8 KN/m2 。(2) 倾倒时产生的荷载 倾倒混凝土产生的水平荷载作用在有效压头范围内,根据工程特点,浇筑时采用导管,水平荷载取2.0 KN/m2。(3) 振捣混凝土时产生的荷载 振捣混凝土时产生的荷载作用在有效压
8、头高度之内,取4.0KN/m2 。(4)荷载组合 永久载分项系数取1.2,可变荷载分项系数取1.4。钢模板及支架设计荷载值乘以0.95进行折减。模板侧向荷载设计值为:F=(61.81.2+21.4)0.95=73.1 KN/m2(5)结构检算模板为15002000mm布置,横肋即为支点,间距600mm,将单块模板按近视水平布置设置,将每块模板简化为更小单元进行计算,当作为单向板考虑时,因此将单块模板简化为二跨等跨连续梁,面板区格中三面固结、一面简支,作用在梁上的均布线荷载为:其计算简图如图4所示:图4 模板计算简图强度验算:选用面板区格中三面固结、一面简支的最不利受力情况进行计算。模板设计图:
9、一个单元格有 lx=333mm,ly=375mmLx/ly=333/375=0.9。查表得:K0x=-0.0663, K0y=-0.0563,Kx=0.0289,Ky=0.0138,Kf=0.00196。其中K0x、 K0y、 Kx、 Ky为内力计算系数。当取1mm宽板条作为计算单元,荷载q为:q=0.07311=0.073N/mm求支座弯矩:M0x=K0x*q*(lx)2=-0.06630.073(333)2=-536.69 NmmM0y=K0y*q*(ly)2=-0.05630.073(375)2=-577.95 Nmm面板的截面系数:W=bh2/6=152/6=4.17mm3则应力为:m
10、ax=Mmax/W=577.95/4.17=138.6 Mpa 215Mpa可满足要求。求跨中弯矩:Mx=Kx*q*(lx)2=0.02890.073(333)2=233.94 NmmMy=Ky*q*(ly)2=0.01380.073(375)2=141.67 Nmm钢板的泊松比v=0.3,故需换算为:M(v)x=Mx+vMy=233.94+0.3141.67=276.44 NmmM(v)y=vMx+My=0.3233.94+141.67=211.85 Nmm应力为:max=Mmax/W=276.44/4.17=66.29 Mpa 215Mpa可满足要求。扰度验算Bo=Eh3/(12(1-v2
11、)=(2.110553)/(12(1-0.32)=24.04105 Nmm max=Kf*q*l4/Bo=0.001960.073(333)4/24.04105=0.73mmmax=333/400=0.83mm 可满足要求。(6)横肋计算图5 横肋计算简图横肋支承在竖向大肋上,可作为支承在竖向大肋上连续梁计算,如图所示,其跨距等于竖向大肋间距。横肋上的荷载:q=F.h1=0.073375=27.4 Nmm8的截面系数的截面系数W=25.3103mm3,惯性矩I=101.3104mm4。将横肋简化为带悬臂三等跨连续梁,查表可得最大弯矩Mmax=0.0927.43332=2.73105 Nmm强度
12、验算 max=Mmax/W=2.73105 /25.3103=28.8 Mpa 215Mpa可满足要求。扰度验算悬臂部分扰度 =(ql4)/(8EI)=(27.43334) /(82.1105101.3104)=0.198mm =333/500=0.666mm满足要求。跨中部分扰度 =(ql4)(5-242)/(384EI)=(27.43334)(5-2412)/(3842.1105101.3104)=-0.078mm=333/500=0.666mm满足要求。(6)竖肋计算 图6 竖肋计算简图大模板主要承受混凝土的侧压力,3米高模板穿4道拉杆为支承点,按300+800+400+400+800+
13、300mm分布。选用扁钢705,W=12.24103mm3,I=42.87104mm4。竖肋下部荷载q1=Fl=0.0730.253000=54.75N/mm 竖肋为一端带悬臂的三跨连续梁,查表可得: 最大弯矩:Mmax=0.0754.758002=24.5105 Nmm强度验算 max=Mmax/W=24.5105 /12.24103=200 Mpa 215Mpa可满足要求。扰度验算最大扰度max=(ql4)(5-242)/(384EI)=(54.758004)(5-24(300/800)2)/(3842.110542.87104)=1.054mm=800/500=1.6 mm可满足要求。组
14、合的扰度为:面板+横肋组合:=0.73+0.198=0.928mm面板+竖肋组合:=0.73+1.054=1.784mm故模板满足施工要求。5.2墙脚手架检算5.2.1侧墙脚手架横杆检算,钢管截面特性外径(mm)壁厚(mm)面积(cm2)截面惯性矩(cm4)截面模量(cm3)回转半径(cm)483.54.8912.195.081.58脚手架采用48*3.5钢管,A=489.31mm2,I=12.19104mm4,W=5.08103mm3,i=15.78mm。脚手架布设为100010001000。浇筑混凝土时模板产生的最大侧压力=73.1KN/m2,脚手架单根横杆承受荷载为N=73.11.01.
15、0=73.1KN。强度验算:N/A=73.1103/489.31=149.4 =205N/mm2稳定验算:中为钢管的计算长度,验算时按取=1.0m根据=1000/15.78=63,查规范=0.863。所以N/A=73.1103/0.863489.31=173 =205N/mm2扣件式满堂脚手架抗风验算由于该扣件式满堂脚手架位于深基坑内且四周被筒体包围所以风荷载对该脚手架影响较小甚至没影响,因此不进行该扣件式满堂脚手架抗风验算。经过验算,侧墙模板支撑体系满足要求。5.2.2梁板支撑系统检算上图为取水泵房H184.85处平台梁板平面示意图,是施工过程中,考虑到同时和低水位管道同时施工,在低水位管道
16、处正上方一直预留一个2m4m的通道,在施工侧壁混凝土时,可在通道处加设横杆,施工完毕可将横杆去掉以保证低位水管的管节吊装和出碴。平台板厚250(其中涉及板厚有150mm.200mm,此处均按250mm进行计算考虑),层高29.547m计算,平台梁宽为700,高1600,跨度取16.368m,板底模采用483.5mm钢管(实测平均壁厚达到3.2mm,为保证支撑架的安全性,允许承载力按0.85的折减系数)支承竹胶合板。楼板底立杆纵距、横距取la=lb=1.0m(考虑直接支承在肋梁上),梁底立杆横距lb1=0.5m,立杆纵距la1=0.5m,模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=
17、100mm,顶层横杆上铺枋木以增大接触面,竹胶合板厚17mm。如图所示5.2.2.1、支架计算所需的荷载参数、板底一纵、横距内(取计算单元)模板支架自重:立杆:(29.547-0.10-0.267)0.0384=1.12KN横杆:1.040.0384=0.1536KN纵杆:1.040.0384=0.1536KN直角扣件(支架顶主节点处按增加一扣件考虑):413.210-3=0.0528KN对接扣件:(18.410-3/16.368)1.04=0.0045KN24.331.00.0384sin6004.33ctg600剪刀撑(每隔四排垂直两个方向设剪刀撑,计算支架自重时,考虑含剪刀撑计算单元,剪
18、刀撑斜杆与水平的倾角近似取为=600,)1.04.33ctg600 =0.1 =0.1382KN 旋转扣件:814.610-3 =0.042KN 合计: 1.6647KN、平台梁底一纵一横距内(取计算单元)模板支架自重:立杆:(29.547-1.6-0.10-0.267)0.0384=1.0591KN横杆:40.500.0384=0.0768KN纵杆:40.500.0384=0.0768N直角扣件(梁底主节点处按增加一扣件考虑):413.210-3=0.0528KN对接扣件:(18.410-3/16.368)0.54=0.0023KN合计:1.2678KN、永久荷载标准值板底模板支架自重标准值
19、:1.6647KN梁底模板支架自重标准值:1.2678KN板竹胶合板自重标准值:0.3KN/m2板钢筋自重标准值(每立方米钢筋砼):1.42KN/m3梁钢筋自重标准值(每立方米钢筋砼):2.5KN/m3新浇筑砼自重标准值:24KN/m3、可变荷载标准值施工人员及设备荷载标准值: 1.0KN/m2振捣砼时产生的荷载标准值: 2.0KN/m25.2.2.2、验算砼楼板模板支架板底支架计算简图计算简图如下:、大横杆验算:砼楼板下大横杆按二跨连续梁计算(计算变形按三跨连续梁计算)作用大横杆永久线荷载标准值qk1=0.31.0+1.421.00.25+241.00.25=6.655KN/m作用大横杆永久
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