斜拉索悬吊模施工及其钢架设计.doc

1、斜拉索悬吊模施工及其钢架设计摘要：水利工程施工中，模板施工支撑的方式多种多样，但并不是一成不变的，在施工过程中需根据实际情况进行合理创新。文章针对龙江工程进水口施工工期紧，且无法采用常规方式置模的情况下，采用斜拉索悬吊模板进行进水口连系梁施工，主要进行了斜拉索悬吊模板的置模方式选择及各相关结构的强度验算。 Abstracts: Water conservancy construction, the template construction of supporting a variety of ways, but not immutable, and in the construction p

2、rocess need to be reasonable based on the actual situation of innovation. The article works for the Longjiang inlet tight construction schedule, and can not be set using conventional methods the case of mold, using cable-stayed suspension template intake tie beam construction, mainly for the purchas

3、e of cable-stayed suspension template model approach Select and relevant structural strength checking. 关键词：进水口 连系梁斜拉索悬吊模板 强度验算 Keywords：Intake Tie beam Cable-stayed suspension Template Strength Checking 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1 技术特性 引水系统布置在左岸山体内，由进水口、引水隧洞及压力管道组成。进水口为塔式结构，主要由进水口边墙、拦污栅墩、进水口塔体内联系梁及进水

4、口闸门启闭机房等构成。 引水系统拦污栅筒体内设计有 3 层联系梁，高程分别位于EL859.0EL861.5、EL844.5EL847.0 以及 EL875 检修平台，联系梁呈“井”字状。 EL847.0 高程联系梁由 3 条主梁和 2 条次梁组成（总重约为：999.185） 。主梁横截面尺寸为 150cm250cm（宽高） ，梁长为 25m，间距为 4.75m，距边墙距离为 5.25m；次梁横截面为 100cm250cm（宽高），梁长为 24.5m，间距为 8m，距边墙距离为 7.5m。主梁 L3 重为10.07t/m，主梁 L4 重为 9.99t/m，次梁 L1 重为 6.53t/m。 2

5、模板支撑方式选择 因下部为进水口流道，无法采用满堂红脚手架施工方案，经各个方案的比较对 EL847.0 高程联系梁施工采用斜拉索悬吊模板支撑。 3 斜拉索悬吊模板支撑系统概述 主梁斜拉索吊模：在已埋设的墙体钢板上焊接支座，支座采用 I25a工字钢，长度 25cm，横向间距 1.384m。主梁底部设置两根 I25a 工字钢作为主支撑系统，横向间距与钢支座间距对应，焊接在两端钢支座上，沿 I25a 纵向设置 HW250250 工字钢，长度 2.2m，纵向间距 2.0m，按粱方向左右对称布置。下部吊点位置设在 HW250250 工字钢上，上部吊点设置在墙体预埋钢板上，吊点详细结构见附图，采用 34

6、钢丝绳斜拉形成主梁整个模板支撑系统，梁底模沿梁纵向设置 I18 工字钢，横向间距为 750MM，上部铺设建筑标准钢模板形成底模，侧模铺设在 I18 工字钢上，采用 14 对拉螺杆进行加固，围棱采用 48 钢管。 次梁斜拉索吊模：同主梁方案，现在两端焊接 I25a 钢支座。再铺设I25a 工字钢，长度 25m，间距见附图。下部吊点设在 I25a 支座上，上部吊点设在墙体预埋钢板上，吊点详细结构见附图，采用 34 钢丝绳斜拉形成主梁整个模板支撑系统。沿已铺设工字钢垂直方向设置 I18 工字钢，横向间距 600mm，上部铺设建筑标准钢模板形成底模，侧模铺设在 I18 工字钢上，采用 14 对拉螺杆进

7、行加固，高向间距 40cm，长向间距60cm，立档间距 30cm，围棱采用 48 钢管。 钢丝绳张紧采用自制花篮螺栓进行紧固，梁底模按 4起拱。 4 模板支撑设计计算、验算 为保证模板及其支架具有足够承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇筑混凝土的自重和侧压力、以及在施工过程中产生的荷载，保证工程结构和构件各部分形体尺寸和相互位置的正确，作如下设计计算、验算。 4.1 荷载计算 因 L3 单重最大，所以以 L3 梁进行计算。 混凝土的自重取为 25kN/m3，则混凝土梁荷载为q11.5m2.5m25kN/m3=93.75 kN/m。 钢筋荷载，36 钢筋 7.996kg/m，32 钢筋 6.

8、318 kg/m，16 钢筋1.58 kg/m，钢筋荷载为q2247.996+2196.318+2.551.56+521.587.16664.363 kg/m，取 7kN/m。 模板荷载 q3：底部 1.5m248.09kg/m2=72.135 kg，侧面22.5m248.09kg/m2240.45kg，合计 q3312.585 kg，含钢管围棱取 5kN/m。 恒荷载 q 恒93.75+7+5105.75kN/m。 振捣混凝土时产生的荷载 q1=4kN/m2，人员 q22kN/m2，q 活6kN/m2。 荷载 q1.2q 恒+1.4q 活1.2105.75+1.416133.3kN/m。 4

9、.2 梁底模板计算 梁底模板为受弯构件，需要验算抗弯强度和刚度。梁底模板按双跨连续梁计算，I18 工字钢作为连续梁的计算支座。查结构静力计算表得： 弯矩系数 KM=-0.121，剪刀系数 KV=-0.625，挠度系数 KW=0.677；底模板按 2.5mm 标准钢模板计，截面惯性矩 I=28.59cm4，截面抵抗矩W=6.45cm3，截面积 11.11cm2，E=2.06105N/mm2。 4.2.1 梁底模板抗弯强度计算 Mmax=KMql2=0.121133.30.752=9.073KNm max=M/W=9.073106/28.59104=31.73N/mm2205 N/mm2，满足要求

10、。 4.2.2 梁底抗剪计算 Vmax =KVql=0.625133.30.75=62.48KN max= Vmax/A=62.48103/11.44102=54.62N/mm2120N/mm2，满足要求。 4.2.3 梁底模挠度计算 max = KWql4/100EI=0.677133.31047504/1002.0610528.59104=1.15mm=750/250=3.0mm，满足要求。 4.3 梁侧模板验算 混凝土的重力密度 c=25kN/m3，混凝土温度 T=25，混凝土浇筑初凝时间按 6h 计算，混凝土浇筑速度 V=3m/h，掺高效缓凝减水剂剂1=1.2，混凝土塌落度为 1201

11、40mm，则 2=1.15。则新浇筑混凝土对梁侧面模板的压力为： F1=c H=252.5=62.5kN/m2 F2=0.22cT012V 1/2=0.222561.21.1531/2=78.88kN/m2 按要求二者取小值 F1，振捣混凝土时产生的荷载 q1=4kN/m2 则 F=1.2 F2+1.4q1=100.256kN/m2 按 4 跨连续梁计算，化为线荷载则 q=F0.30=30.08 kN/m（立档间距按 30cm 计算） 。 4.3.1 抗弯强度计算 Mmax =KMql2=0.10730.080.32=289.67103Nmm max =M/W= 289.67103/（6.45

12、103）=44.91N/mm2205N/mm2，满足要求。 4.3.2 抗剪计算 Vmax = KVql=0.60730.080.30=5.463kN max= Vmax/A =5.463103/11.44102=4.78N/mm2120N/mm2，满足要求。 4.3.3 挠度（刚度）计算 根据前述计算结果挠度满足要求。 4.3.4 对拉螺杆强度验算 螺杆承受的最大拉力为 Q=FA=100.2560.40.6=24.06KN 14 螺杆的允许拉力 F=32.31 kNQ=24.06kN，满足要求。 4.4 井字主梁支撑验算 4.4.1 I18 工字钢小楞验算 I25 工字钢为小楞 I18 工字

13、钢的支座，支撑梁底模板的 I18 工字钢小楞近似按简支梁计算，间距按 1.5m 计，I18 工字钢自重为 0.241kN/m，合计 q=0.241+133.30.75=100.216kN/m。 最大剪力 Qmax=1/2ql=75.12 kN，最大弯矩 Mmax=1/8ql2=28.17kN.m max=Mmax/Wz=28.17103103/402106=32.2N/mm2205 N/mm2 max=QS*max/dIz=75.12103107.8/(0.651660) =7505.04N/cm2=75.05N/mm2120N/mm2 经计算 I18 工字钢作为底模小楞的强度和刚度虽满足要求

14、。 4.4.2 I25 工字钢验算 从 I18 工字钢传递到 I25 工字钢按集中荷载计算，HW250250 工字钢作为 I25 工字钢施工支座，单个接触点荷载为100.2161.5/275.16。 计算简图如下： 4.4.3 HW250250 工字钢验算 从上部传来的荷载为 133.3，吊耳作为 HW250250 工字钢的施工支座，I18 工字钢自重为 1/0.751.70.2410.546 kN/m , I25 工字钢自重为 20.381=0.762 kN/m ,作用在 HW250250 工字钢为集中荷载，荷载 q=（133.3+0.546+0.762）2/2134.61kN，HW2502

15、50 工字钢长2.2m，自重为 2.20.724 1.593kN/m，合计荷载为134.61+1/21.593135.41。 经计算最大剪力为 135.41 kN，最大弯矩为 20.31kN.m，W250250工字钢抗弯截面模量 Wz 为 846.305cm3，截面惯性矩 Iz 为 10578.812 cm4，面积矩 S*max468.445 cm3。 max=Mmax/Wz=20.31103103/846.305103=24.00 N /mm2205 N/mm2 max= QS*max/dIz=135.41103468.445/(0.910578.812) =6662.39 N/cm2=66

16、.62 N/mm2120N/mm2 满足要求。 4.4.4 吊环及焊缝验算 从梁底传递到单个吊环的荷载 135.41kN/m。 上部吊环采用 2 块 20mm250mm150mm，间距 100mm，焊接在已埋设的钢板上，钢板中间穿孔，穿 50mm 钢棒，形成吊环。 下部吊环形式同上部，主梁直接焊接在 HW250250 型工字钢上，次梁焊接在 I25 工字钢上，在焊接吊环部位，对 H 型工字钢、I25 工字钢做加劲板处理，处理详见附图。 4.4.5 钢板与连接板吊点焊缝验算 斜拉索与下部连接板的夹角 分别为：第一根索 53，第二根索 48，第三、第四、第五根索 47，第六根索 46。为简化计算，

17、可按其最小夹角 45进行验算。 钢板与连接板采用部分焊透的对接焊缝，采用单边 V 形坡口，坡口角度 45，坡口宽度 15mm，高度 15mm，根据钢结构设计规范(GB50017-2003)7.1.5，单边 V 形坡口，当 455，he=s-3=21.21-3=18.21mm 按钢结构设计规范(GB50017-2003)7.1.3-1 至 7.1.3-3 公式进行验算，此时 N 为 146.87kN，lw 为 250mm，计算结果如下： f=N/(helw)=135.41103/(18.21（250-230）10-6)39.14106N/m2=39.14N/mm2ffw=160N/m2 f= N

18、/(helw) 135.41103/(18.21（250-230）10-6)39.14106N/m2=39.14N/mm2ffw=160 N/m2 在各种力综合作用下，f 和 f 共同作用处： = =55.34 N/mm2ffw=160 N/m2 4.4.6 钢棒直径选择 钢棒剪切校核，钢棒属于双剪受力情况，因与连接件夹角基本为4553，为简化计算，可按其最小夹角 45进行验算，其剪力 Q 为Q=1/2*(N /cos45)=1/2（135.41/cos45）=95.76kN。 先按剪切强度设计，根据材料力学连接件强度的实用计算公式，钢棒的直径 24Qj =2495.761033.141201

19、06=3.1910-2m=31.9mm。 按挤压强度设计，钢棒与钢板连接处中间部位为危险挤压面，其挤压力 Pjy=1/2*P1/2（135.41/cos45）=95.76kN，挤压面积Ajy=td，代入公式 jy=Pjydt，得 dPjytjy =95.7610320205103=2.3410-2m=23.4mm。 综上计算结果，钢棒直径选择 d50mm 可完全满足要求。 4.4.7 钢板拉断校核 每块钢板受到的拉力 N=1/2*P=1/2（135.41/sin45）=95.76kN, =NA=Nb-dt=95.7610315-5210-4=47.88106Pa=47.88Mpa205Mpa。

20、 4.4.8 钢棒挤压校核 钢棒所受的挤压力为 Pjy=1/2*P=1/2（135.41/cos45）=95.76kN，jy=Pjy/dt=95.76103/(5010-32010-3)=95.76106=95.76Mpa( 许)205Mpa。 4.4.9 钢棒剪切校核 钢棒剪切面上剪力 Q 为 Q=1/2*P=1/2（135.41/cos45）=95.76kN。 j=4Q/(d2)=495.76103/(3.1450210-6)=48.79106Pa=48.79Mpa 许120Mpa。 5 主梁钢丝绳验算 采用双根34 钢丝绳进行斜拉，单根34 钢丝绳的破断拉力为603kN，考虑钢丝绳已使用

21、过，应乘以折减系数 0.6，则双根钢丝绳的设计承载力为 2603 kN0.6723.6kN，因钢索与连接点夹角均大于45，为简化计算，按最小夹角 45计算，则传递到钢索的拉力N135.41/cos45191.5kN723.6 kN，满足设计承载力要求。 6 次梁计算 6.1 荷载计算 以 L5 粱为计算依据 恒荷载：混凝土 q1=12.525kN/m3=62.5 kN/m，钢筋q2=4.6kN/m，模板及围棱 q3=4 kN/m，活荷载：q 活取 4 kN/ m。 荷载 q1.2（q1+ q2+ q3）+1.4 q 活1.2（62.5+4.6+4）+1.4490.92kN/m。 6.2 I18 工字钢小楞验算 I18 工字钢自重 0.241 kN/ m，作用在 I18 工字钢的均布荷载为90.92+0.241391.643kN/ m，单根 I18 工字钢承担的均布荷载为91.643/330.55kN/ m。根据前述计算，剪应力与弯曲应力完全满足要求，不再进行验算。 6.3 I25 工字钢验算 按最大跨度 2.3m 计算，从 I18 工字钢底部传来的单个集中荷载29.092.366.91kN，经计算支座力为 100.37kN。最大剪力