引水隧洞進(jìn)出口連接段施工鋼管支架設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

熊 朝 東

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司,重慶 401123)

引水隧洞進(jìn)出口連接段施工鋼管支架設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

熊 朝 東

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司,重慶 401123)

結(jié)合寧夏中南部水源工程——2號(hào)胭脂川隧洞進(jìn)出口連接段施工實(shí)例，詳細(xì)介紹了連接段施工鋼管支架設(shè)計(jì)計(jì)算，通過施工檢驗(yàn)表明，支架設(shè)計(jì)合理，滿足施工要求，保證了施工安全。

引水隧洞，連接段，鋼管支架，設(shè)計(jì)計(jì)算

1 工程概況

寧夏中南部水源工程2號(hào)(胭脂川)隧洞進(jìn)出口連接段長(zhǎng)30 m，包括進(jìn)水池漸變段、蓋板段、陡坡段及水平段，結(jié)構(gòu)寬3.0 m～4.6 m，最大高度9.9 m，除蓋板段采用預(yù)制蓋板外，其余均為鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，如圖1，圖2所示。連接段施工采用鋼管支架，作為鋼筋綁扎、立模、混凝土振搗的施工平臺(tái)。支架主要承受鋼筋混凝土自重荷載、混凝土自重靜壓力、澆筑、傾倒混凝土及振搗時(shí)產(chǎn)生的荷載。

2 計(jì)算依據(jù)

1)2號(hào)(胭脂川)隧洞施工圖。

2)JGJ 130—2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范。

3)GB 50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。

3 支架設(shè)計(jì)

以澆筑高度最大的水平段為例，進(jìn)行支架設(shè)計(jì)計(jì)算。支架采用φ48 mm×3.5 mm扣件式鋼管支架，支架立桿間距0.8 m×0.8 m，步距0.8 m，支架縱橫均設(shè)置剪刀撐。水平段分兩次澆筑，第一次澆筑至連系梁頂部(從底板頂起4.55 m)，第二次澆筑墻身剩余部分及頂板(高度4.55 m)，計(jì)算第二次澆筑時(shí)支架的承載能力。支架平面、立面圖如圖3，圖4所示。

4 支架計(jì)算

4.1 荷載分析

支架所承受荷載包括：頂板鋼筋混凝土，底模自重荷載，施工人員，施工料具運(yùn)輸堆放荷載，風(fēng)荷載，自重靜壓力以及澆筑、傾倒混凝土及振搗時(shí)產(chǎn)生的荷載。

1)頂板混凝土自重：鋼筋混凝土自重取26 kN/m3，頂板荷載為：0.35×26=9.1 kN/m3。

2)底模自重：取q=1.0 kN/m2。

3)施工人員和施工材料、機(jī)具堆放荷載：取1.0 kN/m2。

4)傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載：取2.0 kN/m2。

5)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：底板取2.0 kN/m2，側(cè)板取4.0 kN/m2。

6)新澆混凝土對(duì)模板靜側(cè)壓力。

側(cè)墻混凝土澆筑參數(shù)：

側(cè)墻厚0.8 m，一次澆筑高度4.55 m，混凝土澆筑速度為v=1.0 m/h，混凝土容重γ=24 kN/m3，澆筑時(shí)溫度T=5 ℃。

新澆混凝土對(duì)模板側(cè)壓力：

F=γH=24×4.55=109.2kN/m2。

取二者中的較小值，將F=63.36kN/m2作為模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值。

7)風(fēng)荷載：作用于支架上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk=0.7μzμsω0，μz

取1.77，μs取0.25，ω0取0.25kPa，得：ωk=0.077 4kPa。

4.2 立桿計(jì)算

1)計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值Nut：

Nut=1.2×(0.35×26+1)×0.8×0.8+0.85×1.4×(1+2+2)×0.8×0.8=11.56kN。

長(zhǎng)細(xì)比為：λ=l0/i=1 100/15.78=69.7<[λ]=210，滿足要求。

2)立桿穩(wěn)定性。

查表得軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.775，A=489mm2，KH=1。

穩(wěn)定性滿足要求。

4.3 小橫桿計(jì)算

小橫桿主要承受模板傳遞的混凝土側(cè)壓力及振搗荷載，左右側(cè)墻必須對(duì)稱澆筑，以保證支架受力平衡。

Nut=1.4×(4+63.36)×0.8×0.8=60.35 kN。

小橫桿穩(wěn)定驗(yàn)算：

Nut/(φA)=60.35×103/(0.775×489)=159.25 MPa<205 MPa。

穩(wěn)定性滿足要求。

5 結(jié)語

由于一次澆筑的混凝土高度較大，新澆筑混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力大，為保證模板穩(wěn)定，實(shí)際施工采取在巖石邊坡上打φ22鋼筋錨桿、立模板時(shí)焊接鋼筋用于固定模板的措施。由于連接段地基土層分布為泥巖，且事先澆筑10 cm厚墊層及80 cm厚底板，故支架設(shè)計(jì)時(shí)不需驗(yàn)算地基承載力。最新規(guī)范要求鋼管一般采用φ48.3 mm×3.6 mm的焊接鋼管(Q235A級(jí)鋼)，目前市場(chǎng)上能達(dá)到該要求的鋼管較少，所以計(jì)算時(shí)仍然采用φ48 mm×3.5 mm鋼管。支架模板施工考慮的首要因素是安全問題，支架的搭設(shè)拆除要依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。經(jīng)實(shí)踐證明鋼管支架設(shè)計(jì)可行，安全有保障。

[1] JGJ 130—2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50009—2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[3] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 江正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

On examples of steel pipe support design calculation at entrance and exit connection section of diversion tunnels

Xiong Chaodong

(No.1Division,ChinaRailwayTunnelGroupCo.,Ltd,Chongqing401123,China)

Combining with No.2 Yanzhichuan Tunnel entrance and exit connection section construction of central and southern water resource project in Ningxia, the paper introduces the design calculation of steel pipe support of connection section, and proves according to the construction inspection that the support design is reasonable and it meets the construction demands and ensures the construction safety.

diversion tunnel, connection section, steel pipe support, design calculation

1009-6825(2015)07-0176-02

2014-12-23

熊朝東(1968- )，男，助理工程師

U455

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