圆柱墩与系梁施工安全专项方案圆柱墩验算书

I

目 录

1. 工程概况 ........................................ 1 2. 计算书 .......................................... 2

2.1材料参数及强度特性 .................................. 3

2.1.1材料参数 ..................................... 3 2.1.2材料物理性能指标 ............................. 3 2.2荷载分析 ........................................... 3

2.2.1荷载类型 ..................................... 3 2.2.2新浇混凝土对侧模侧压力标准值 ................. 3 2.2.3新浇混凝土对模板产生的侧压力荷载： ............ 4 2.3墩柱钢模板计算...................................... 4

2.3.1模板面板计算 ................................. 4 2.3.2模板竖肋（内肋）强度计算 ..................... 6 3.3.3模板横肋（外肋）强度计算 ..................... 8 2.3.4对拉螺栓强度检算 ............................. 9

II

中交隧道局广西荔浦至玉林高速公路土建№3标段 圆柱墩与系梁施工安全专项方案圆柱墩验算书

圆柱墩与系梁施工安全专项方案圆柱墩验算书

1. 工程概况

广西荔浦至玉林高速公路土建No03分部起讫桩号为K32+400～K49+700，路线全长17.3km，施工段落全部位于蒙山县境内。起点距离东秀隧道进口1km，经过新圩镇、西河镇、蒙山镇，止于文圩镇秀才村K49+758灯挂分离式立交。

本合同段主要结构物为东秀隧道1座（左线2177m，右线2232m）；桥梁6座（包括蒙山互通桥梁1座，蒙山连接线桥梁1座），预制梁板共计473片，其中25m箱梁167片，30mT梁306片；涵洞通道94道，其中圆管涵8道，盖板通道26道，盖板涵57道，倒虹吸箱涵3道；互通区1处（蒙山互通）；天桥1座。

路基（含改路）挖方362.45万m³，填方418.2万m³，软基换填10.8万m³。边沟53Km，砌筑挡土墙6.62万方。

工程项目 路基挖方 路基土石方 路基填方 软基处理 盖板涵 圆管涵 涵洞通道 倒虹吸箱涵 路基工程 盖板通道 排水沟、截水沟 防护及排水工程 挡土墙 锚杆（锚索）框架梁砼 抗滑桩 天桥 桩基 桥梁工程 下部工程 基础、墩柱、桥台砼 钢筋 1

单位 万m³ 万m³ 万m³ 道 道 道 道 万m³ 万m³ 万m³ 万m³ 座 根 m³ t 工程数量 362.45 466.84 10.8 57 8 3 26 4.68 5.2 0.32 0.73 1 255 12727 2940.47 备注 中交隧道局广西荔浦至玉林高速公路土建№3标段 圆柱墩与系梁施工安全专项方案圆柱墩验算书

支座 现浇C50砼 预制梁C50砼 钢筋 上部工程 锚具 钢绞线 桥面铺装砼 支座 护栏 隧道挖方 喷射混凝土 模筑混凝土 路面混凝土 隧道工程 锚杆 钢管 钢筋 型钢 个 m³ (m³/片) t 套 t m³ 个 m m³ m³ m³ m³ t m t t 1507 1797.2 14727/473 4544 7636 584.2 3224 1507 5409 459975.15 23004.5 88147.93 21919.05 1019.42 115226.44 3799.52 1103.57 本标段墩柱直径多样：Φ1.3m、Φ1.5m、Φ1.8m。模板材料均为同一厂家同种材料制作而成。

2. 计算书

墩身模板采用大面积定型钢模，面板钢板采用厚（6+2）mm复合钢板，因内衬2mm钢板为防锈钢板力学性能较差计算厚度δ=6mm；面板竖肋（内肋）采用[12.6槽钢中心间距为33.3cm；横肋（外肋）采用[18槽钢；模板法兰间的连接采用M20螺连接。

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2.1材料参数及强度特性 2.1.1材料参数

序号 1 2 3 材料 槽钢 槽钢 钢面板 规格 [12.6 [18 δ=6mm 单位重(㎏/m) 截面 面积 2(cm) 惯性矩4(cm) 391 1273 1.8 抵抗矩3(cm) 62.1 12.318 15.692 20.2 25.7 141 6 2.1.2材料物理性能指标

材料类别 钢材 普通螺栓 弹性模量E 206×10 206×10 33抗弯强度 215 170 抗剪强度 125 140 备注 2.2荷载分析 2.2.1荷载类型

①混凝土浇筑速度：3.0m/小时 ②混凝土坍落度：100～140(mm) ③新浇筑混凝土自重（取24kN/m3）

④倾倒混凝土产生的荷载，采用溜槽取F2=2.0kPa； ⑤振捣混凝土对侧模产生的荷载：F3=4.0kPa； ⑥一次性浇筑最大高度：H=12m

2.2.2新浇混凝土对侧模侧压力标准值

新浇筑混凝土对侧面模板的压力标准值按下列两公式计算，并取其中的较小者：

F=0.22γct0β1β2 V (2.2-1) F=γcH （2.2-2） 式中：

F──新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kPa)； h──为有效压头高度(m)；

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υ──混凝土的浇筑速度(m/h)；

t0──新浇混凝土的初凝时间(h)，可按实测确定(试验室提供初凝时间为3小时)；

γc──混凝土的容重(kN/m3)；

β1──外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺缓凝作用的外加剂时取1.2；

β2──混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15；

H──混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度；。 混凝土侧压力标准值：

由式（2.2－1）得F1＝0.22×24×3×1.2×1.15×1.732＝37.86KPa（相对小值）

2.2.3新浇混凝土对模板产生的侧压力荷载：

F强度=37.86×1.2+（4+2）×1.4=53.832KN/m2 F刚度=37.86×1.2=45.432KN/m2

2.3墩柱钢模板计算

墩身模板面板厚δ=0.6cm钢板，模板竖肋采用[12.6槽钢中心间距为33.3cm，验算面板强度取宽b=100cm平面钢模板，从模板下背肋布置可知，模板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。

2.3.1模板面板计算

(1)面板力学性能

①弹性模量E=2.06×105MPa。

bh3②截面惯性矩：I==100×0.63/12=1.8cm4

12bh2③截面抵抗矩：W==100×0.62/6=6cm3

6④截面积：A=bh=100×0.6=60cm2 （2）面板受力计算

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①板面弯矩计算

按《建筑结构静力计算手册》表3-2计算公式为： M=表中系数ql2 M—最大弯矩值； q--均布荷载； l—计算跨度；

q=53.832×1.00=53.832KN/m M=0.1×53.832×0.3332=0.597KN•m ②板面强度复核 σ=

M=0.597×103/（6×10-6）=99.5MPa＜215MPa W模板板面强度满足要求。 ③抗剪强度

按《建筑结构静力计算手册》表3-2，计算公式为：

V表中系数ql

V--面板计算最大剪力； q--均布荷载； l--跨度；

V=0.6×53.832×0.333=10.76KN 截面抗剪强度τ--剪应力； V--剪力最大值； b--构件的截面宽度； hn--面板厚度；

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3V 2bhn中交隧道局广西荔浦至玉林高速公路土建№3标段 圆柱墩与系梁施工安全专项方案圆柱墩验算书

τ=3×10.76×103/（2×1×0.006）=2.69MPa＜125MPa 模板抗剪强度满足要求。 ④板面刚度复核

ql4挠度f计算公式为：f=0.677

100f--挠度值； q--均布荷载； l--跨度； E--弹性模量； I--截面的惯性矩。

f=0.677×(53.832×103×0.3334)/（100×2.06×1011×1.8×10-8） =1.21mm＜L/250=333/250=1.332mm 综上，模板板面刚度满足要求。

2.3.2模板竖肋（内肋）强度计算

模板内肋采用[12.6槽钢中心间距为333mm。从模板下方背肋布置可知，内肋可看作为间距500mm（横肋间距）多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。

(1)[12.6槽钢的力学性能：

①抗弯应力fy=215MPa，弹性模量E=2.06×105MPa ②截面抵抗矩：W=62.1cm3 ③截面惯性矩：I=391cm4 (2)内肋（竖肋）受力计算 ①作用在内肋梁上的均布荷载为： q=F强度×0.333=53.832×0.333=17.92KN/m q=F刚度×0.333=45.432×0.333=15.13KN/m ②内肋（竖肋）弯矩计算

按《建筑结构静力计算手册》表3-2计算公式为：

M=表中系数ql2

M—最大弯矩值；

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q--均布荷载； l—计算跨度；

M =0.1×17.92×0.52=0.448KN•m ③内肋（竖肋）强度复核 σ=

M=0.448×103/62.1×10-6=7.2MPa＜fy=215MPa W内肋强度满足要求。 ④抗剪强度

剪力按《建筑结构静力计算手册》表3-2，计算公式为：

V表中系数ql

V--计算最大剪力； q--均布荷载； l--跨度；

V=0.6×17.92×0.5=5.376KN 截面抗剪强度VS TIτ--剪应力； V--剪力最大值； S--面积矩； T--受力截面宽度； I--截面惯性矩

τ=5.376×103×36.4×10-6/（5.3×10-3×391×10-8）=9.44MPa＜125MPa 内肋抗剪强度满足要求。 ⑤竖肋刚度复核

挠度按《建筑结构静力计算手册》表3-2，计算公式为：

ql4f=表中系数

100f--挠度值； q--均布荷载； l--跨度；

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E--弹性模量； I--截面的惯性矩。

f=0.677×(15.13×103×0.54)/（100×2.06×1011×391×10-8） =0.008mm＜L/400=500/400=1.25mm 内肋刚度满足要求。 综上，内肋受力满足要求。

3.3.3模板横肋（外肋）强度计算

模板外肋采用双拼[18槽钢中心间距为500mm。取3.3米边进行受力验算，取外肋长2.8m,共承担8根内肋传递的荷载。从外楞布置可知，外肋按多点受力简支梁进行计算。

(1)[18槽钢的力学性能：

①抗弯应力fy=215MPa，弹性模量E=2.06×105MPa ②截面抵抗矩：W=141cm3 ③截面惯性矩：I=1273cm4 (2)外肋受力计算

①按《建筑结构静力计算手册》表2-3计算公式为： M=

npl 8M--最大弯矩值； p--集中荷载值； l--跨度；

n--集中荷载p将全跨等分节间的个数；

p强度=F×0.5×2.8／8=53.832×0.5×2.8／8=9.42KN M=8×9.42×2.8／8=26.33KN•m ②强度复核：σ=

M=26.33×103/141×10-6188.47MPa＜fy=215MPa W外肋弯拉应力满足要求。

③抗剪强度：按《建筑结构静力计算手册》表2-3，计算公式为： Vnp 2V--计算最大剪力；

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p--集中荷载值；

n--集中荷载p将全跨等分节间的个数； V=9.42×8/2=37.86KN 截面抗剪强度 τ--剪应力； V--剪力最大值； S--面积矩； T--受力截面宽度； I--截面惯性矩

τ=37.86×103×83.5×10-6/(7×10-3×1273×10-8)=35.48MPa＜125MPa 外肋抗剪强度满足要求。 ④刚度复核

挠度按《建筑结构静力计算手册》表2-3，计算公式为：

VS TI5n223pl f=

384nf--挠度值；

p--作用在外肋上的荷载； l--跨度； n—作用点数； E--弹性模量； I--截面的惯性矩。

P刚度=F×0.5×2.8／8=45.432×0.5×2.8／8=7.95KN

f=(5×82+2)×7.95×103×2.83/（384×8×2.06×1011×1273×10-8） =6.98mm＜L/400=2800/400=7mm 外肋弯曲挠度满足要求。 综上，外肋受力满足要求。

2.3.4对拉螺栓强度检算

验算公式如下:

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N -- 对拉螺栓所受的拉力； A -- 对拉螺栓有效面积 (mm2)；

f -- 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2； 查表得：M20对拉螺栓有效面积:A=225mm2；

M20对拉螺栓最大容许拉力值:[N]=170×106×225×10-6=38.25KN； 根据圆筒承压计算模型，标准圆形压力容器承受的法向压力均转化为径向拉力。

采用微分，法向压力F’＝πrFsinθ

积分后，2NrFsindrFcos0rF(11)2rF

0即N=πrF=3.14×0.9×53.832=152.21KN/m 单侧纵向1m范围内有M20螺栓6套

每个对拉螺栓所受的最大拉力:N=152.21/6=25.37KN＜[N]=38.2KN。 螺栓强度满足。

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