大型涵管顶板简易钢模台车结构设计实例

大型涵管顶板简易钢模台车结构设计实例

[摘要]大型涵管顶板施工中,经常靠一般经验加工和设计模板,结果往往因模板结构不合理,导致出现质量问题,甚至出现安全事故。在南水北调中线瀑河倒虹吸施工中,通过对具体情况下的大型现浇钢筋混凝土涵管顶板简易钢模台车进行详细和正确的的受力分析计算和结构设计,在现浇混凝土模板施工中预防了安全事故的发生,并确保了混凝土质量,同时相对降低了施工成本。

[关键词]大型涵管顶板;钢模台车;结构设计;荷载组合;强度;挠度; 1前言

大体积混凝土模板施工中,施工时经常靠一般经验加工和设计模板,结果往往因模板结构不合理,导致出现质量问题,甚至出现安全事故,或者导致模板施工成本不合理,以下以南水北调瀑河渠道倒虹吸为例,介绍大型现浇钢筋混凝土涵洞倒虹吸顶板简易钢模台车结构设计过程,以供同类工程参考。

2工程概况

南水北调中线瀑河倒虹吸管身为两孔一联的钢筋混凝土箱形结构,单孔过水断面尺寸5.0×5.5m(宽×高),浇筑分层如下图:

管身混凝土施工分层示意图

3钢模台车结构设计

钢模台车由上到下依次为面板、【16槽钢(间距75cm】、脚手架系统、型钢结构底座。其中底座分

为4节,每节4.5m,每个底座设6个横向次梁,间距75cm,长4m,每个底座两个纵向主梁,间距2.25m,长4.5m,每个底座纵梁下设2个行走轮,间距3m。脚手架系统立杆纵横间距均为75cm,横杆步距1m。详细构造见涵洞顶板钢模台车构造图。

涵洞顶板钢模台车构造图 4选材

采用3号钢(Q235),材料抗拉强度σ=3750~4600 kgf/cm2,安全系数取k=2.0(根据《水利水电工程模板施工规范》(DL/T5110 not;2000)模板系统结构安全系数可取rd=1.4~2,此处取2),材料允许抵抗应力取[σ]=σ/rd=σ/2=1875kgf/cm2,弹性模量E=2.1×106。

5结构强度和刚度验算分析

5.1荷载计算

5.1.1模板受力传递顺序:→模板→上部横梁→脚手架立杆→台车底座横梁→台车底座纵梁。

5.1.2荷载组合:

根据《水电水利工程模板施工规范》(DL/T5110—2000),对不同部位、不同使用情况分别进行响应荷载组合。

5.1.3荷载计算:

○1新浇砼对模板的重应力q1(KN/m2):

新浇混凝土自重对模板的重应力标准值q1=1.2×24=28.8 KN/m2。

根据规范新浇砼对模板的压力荷载分项系数γQ1=1.2

标准值:q1/=1.2×24=28.8KN/m2

设计值:q1=γQ1×q1/=34.56KN/m2

○2模板自重应力:

顶板模板布置及构造如图:

顶板配模图

根据9015型模板设计,每块9015型模板重量74.29kg(0.728KN),模板自身重力标准值=0.73÷0.9÷1.5=0.54KN/m2。荷载分项系数γQ2=1.2。

模板自身重力设计值:q2=γQ2×q2/==1.2×0.54=0.65(KN/m2)

○3、钢筋及预埋件自重应力

每节管身顶板钢筋设计总重30121kg,钢筋自重应力标准值:q3/=295.19KN÷(5m×19.97m)=2.96KN/m2。荷载分项系数γQ3=1.2。

设计值:q3=γQ3×q3/=1.2×2.96=3.55(KN/m2)

○4施工人员和机具设备自重应力

根据规范施工人员和机具设备自重应力标准值取2.5KN/m2,荷载分项系数γQ4=1.4。

设计值:q4=γQ4×q3/=1.4×2.5=3.57(KN/m2)

○5振捣混凝土时产生的荷载

根据规范标振捣混凝土时产生的荷载准值取2.0KN/m2,荷载分项系数γQ4=1.4。

设计值:q5=γQ5×q3/=1.4×2.0=2.8(KN/m2)

1~5荷载合计:45.06KN/m2

5.2结构验算

5.2.1顶部横梁

(1)计算简图

单根横梁长4m,间距为75cm,承受模板纵向肋条传递的荷载,横梁支撑在立杆上,立杆间距为75cm,则顶部横梁按五跨简支连续梁计算。按均布荷载简化计算,计算简图如下:

(2)强度计算

最大弯矩出现在B支座处,此处最大弯矩系数kf=-0.119,

最大弯矩:M=kf qL2=-0.119×34.5×752=-23093(kgf #8226;cm)(L为单跨间距)

需要顶部横梁的抵抗弯矩:W= M/[σ]=23093÷1875=12.3(cm3)

选用[16号槽钢作顶部横梁(卧用、槽面向下),截面抵抗矩W=16.3(cm3),惯性矩I=73.3(cm4)。

横梁最大应力:σ=M/W=23.93÷16.3=1417<[σ]=1875(kgf/cm2)

选用[16号槽钢(卧用)作顶部横梁满足强度要求。

(3)最大挠度验算

当仅仅第一跨受荷载时该跨跨中位置出现最大挠度,查得此处弯矩系数kf=0.912,

最大挠度:f= =0.912×34.5×754÷(100×2.1×106×73.3)=0.06cm<[f]=L/1000=0.17cm

选用[16号槽钢(卧用)作竖横梁满足允许变形要求。

5.2.2立杆稳定性验算

(1)结构及材料

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/826f.html