护岸工程胸墙模板设计书.docx
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护岸工程胸墙模板设计书
护岸工程胸墙模板设计书
1.工程概况
xx公司二号船坞护岸工程胸墙分为钢筋混凝土胸墙和素混凝土胸墙两种,均呈“L”型布置。
钢筋混凝土胸墙共计62段,均以沉箱作为基础,结构形式为XQ1、XQ2、XQ3、XQ4四种,其中XQ1有21段,XQ2有29段,XQ3有11段,XQ4有1段,胸墙的标准长度为18200mm,标准长度段有59段,非标准长度段有3段;素混凝土胸墙91段,均为斜坡式块石作为基础,结构形式为XQ5、XQ6两种,其中XQ5有67段,XQ6有24段,胸墙的标准长度为10000mm,标准长度段有88段,非标准长度段有3段。
南斜坡堤和南直立堤部位的胸墙总长度为232+884.4=1116.40的顶部标高为+9.80m,南斜坡堤24段胸墙采用素混凝土结构,南直立堤49段采用钢筋混凝土结构;东直立堤、东斜坡堤和北斜坡堤胸墙的总长度为254.60+386.258+277.00=917.858m,顶部标高为+8.20m和+9.80m两种,东直立堤胸墙采用钢筋混凝土结构,其中有2段顶标高为+9.80m,有11段顶标高为+8.20m,东斜坡堤39段和北斜坡堤28段胸墙采用素混凝土结构,顶标高为+8.20m;
各段胸墙的长度、标高、混凝土量以及坐落部位详细见下表:
渤船重工二号船坞护岸工程胸墙分列表
序号
胸墙
形式
坐落
部位
长度
(mm)
数量
(段)
顶标高
(m)
底宽
(m)
混凝土
(立方/段)
备注
1
XQ1
南直立堤CX1
18175
1
+9.80
6.525
219.01
18200
20
+9.80
6.525
219.30
2
XQ2
南直立堤CX2
18200
27
+9.80
6.025
211.85
东直立堤CX2
18200
2
+9.80
6.025
211.85
3
XQ3
东直立堤CX2
18200
10
+8.20
6.025
169.99
18175
1
+8.20
6.025
169.75
4
XQ4
东直立堤CX3
18025
1
+9.80
6.525
320.7
5
XQ5
东斜坡堤
10000
38
+8.20
5.000
161.125
东斜坡堤
5478
1
+8.20
5.000
88.26
北斜坡堤
10000
27
+8.20
5.000
161.125
北斜坡堤
6440
1
+8.20
5.000
103.76
6
XQ6
南斜坡堤
10000
23
+9.80
6.000
212.6
南斜坡堤
1520
1
+9.80
6.000
32.32
汇总
28526.275
渤船重工二号船坞护岸工程单段胸墙混凝土浇注量表
序号
胸墙
形式
分层标高
(m)
长度
(m)
顶段混凝土量(m3)
底段混凝土量(m3)
数量
备注
1
XQ1
+5.10
18.20
93.55
125.76
21段
2
XQ2
+5.10
18.20
93.55
118.48
29段
3
XQ3
+5.10
18.20
55.51
113.57
11段
4
XQ5
+5.10
10.00
66.20
94.90
67段
5
XQ6
+5.10
10.00
102.1
110.6
24段
2.胸墙施工工艺
胸墙拟定施工工期为2008年3月27日-2008年7月19日,总计115日历天;
鉴于混凝土拌和站与浇注地点的距离,混凝土采用混凝土搅拌车进行运输;采用普通反铲下灰,人工使用插入式振捣棒进行振捣。
胸墙采用分层、跳档施工,分层的标高均为+5.10m,分段的长度为:
XQ1、XQ2、XQ3、XQ4的独立段长度为18200mm,夹档段长度不小于18200mm;XQ5、XQ6的施工段长度为10000mm;
施工顺序:
先施工东斜坡堤XQ5和南斜坡堤XQ6,再按照沉箱的安装顺序施工XQ1、XQ2、XQ3,最后施工XQ4。
XQ4模板使用XQ1模板进行改制。
3.设备配备
3.1混凝土拌和设备
现有混凝土拌和站设置2台双卧轴强制式自落搅拌机,搅拌机型号为HZS120和HZS60各一台,即出料斗容为2m3和1m3。
拌和机主要性能指标为:
HZS120型:
进料容量1600L,出料容量1000L,理论生产率>60m3/h
HZS60型:
进料容量1200L,出料容量750L,理论生产率>30m3/h
依据现场的施工情况,工作时间利用系数按照0.55进行考虑,拌和机的实际生产能力为HZS120型为33m3/h,HZS60型为16.5m3/h,拌和站的实际生产能力为33+16.5=49.5m3/h。
3.2混凝土入模
混凝土采用反铲入模工艺施工,300型反铲标准斗容为1.3m3,按照0.90的装满系数考虑为1.17m3,反铲自接混凝土开始到将混凝土入模后需要的平均时间大致为3分钟,每小时平均输送混凝土量(入模量)为23.4m3/h。
3.3混凝土运输
混凝土运输采用车容量为6m3的混凝土运输车,自拌和站到灯塔山下栈桥距离是3200m,距离直立护岸沉箱转点的距离是3200+266+232+884.4=4582.40m或3200+600+277+387+254.60=4718.60m,取单程最大距离4718.60m进行计算;运输车辆的速度取30km/h;运输车辆装料、停歇、冲洗等时间按照25+15+10=50分钟考虑。
采用公式N=qm*(60*L/v+t)/60v1计算需要混凝土运输车辆为:
=17.55*2*(60*4.7186*2/30+50)/60*6
=7台
3.4实际工作拟定
为保证业主工期,日浇注混凝土量按照2个底段+1个顶段进行最大化考虑,即混凝土量为125.76(XQ1底)+110.6(XQ6底)+102.1(XQ6顶)=338.46m3/天。
人工和机械的配备按照两个施工点进行考虑,混凝土入模量为23.4*1.5=35.1m3/h,混凝土入模需要的时间为338.46/35.1=9.64小时;
混凝土搅拌的时间为:
338.46/49.5=6.84小时<12.85小时;
故混凝土的拌和设备能够满足胸墙混凝土浇注施工。
4.模板加工数量
4.1底段模板
按照XQ1标准尺寸制作独立底段模板2套,XQ1施工完毕后改制成XQ2、XQ3、XQ4的底段模板,制作夹档段模板2套。
每套独立底段模板由2个约9m长前片、2个约9m长后片、2个约6.5m长侧面和2个约9m长的顶片组成;每套夹档模板由2个约9m长前片、2个约9m长后片组成。
制作XQ5独立底段模板2套,夹档模板2套。
每套独立底段模板由1个约10m长前片、1个约10m长后片、2个约6m长侧面组成。
每套夹档模板由1个约10m长前片、1个约10m长后片组成。
制作XQ6独立底段模板2套,夹档模板1套。
每套独立底段模板由1个约10m长前片、1个约10m长后片、2个约6m长侧面组成。
每套夹档模板由1个约10m长前片、1个约10m长后片组成。
4.2顶段模板
XQ1顶段独立段模板2套,夹档段模板1套,长度尺寸与底段相同,XQ1顶段施工完毕后改制成XQ2、XQ3、XQ4。
XQ5顶段独立段模板2套,夹档段模板1套,长度尺寸与独立段相同。
XQ6顶段独立段模板1套,夹档段模板1套,长度尺寸与独立段相同。
5.模板安装工艺
底段:
采用“帮包堵”和“帮托顶”工艺。
顶段:
采用“帮包堵”工艺。
模板安装时四角采用模板桁架上的抱角螺丝进行固定,顶口采用支拉杆固定,后侧设置防倾倒拉杆,模板的竖向接缝位置设置对拉螺丝、。
6.模板加工工艺
6.1板面
底段模板:
前片采用5mm厚的冷轧钢板,后片、顶片以及侧面采用定型组合钢模板拼装;
顶段模板:
前片、后片采用5mm厚的冷轧钢板,侧面采用定型组合钢模板拼装;
6.2板面加强肋
模板板面的加强肋有横肋和纵肋,肋采用50*5mm厚度的角钢,纵肋为通长焊接不间断的角钢,横肋可按技术要求进行断焊。
6.3板面连杆
连杆采用[8槽钢作为连杆,连杆为横连杆。
6.4桁架
桁架分为竖直桁架和水平桁架,竖直桁架为受力桁架,水平桁架为保证模板稳定性的加固桁架。
单榀桁架的采用为75*6角钢与63*6角钢制作,桁架的外框以及竖直肋使用75*6角钢,斜向支撑肋采用63*6角钢。
6.5抱角螺丝
抱角螺丝使用直径32mm圆钢进行加工,两端加工m30螺丝扣,扣的长度不小于100mm。
6.6支拉杆
顶段模板顶口使用的支拉杆为[8槽钢,两端焊接M24螺丝,底段模板顶口支拉杆长度为[10槽钢,两端焊接M24螺丝。
6.7前片底段托架
前片底段托架采用[8槽钢制作,托架呈三角形。
6.8前片底段拉杠
前片底段托架与模板桁架之间采用可调节螺丝拉杠,螺丝的一端带有“U”型扣,两个“U”型扣之间使用吊环进行连接。
6.9对垃螺栓
对拉螺栓主要是模板顶段以及模板竖向施工缝位置处使用,对拉螺栓采用25mm圆钢制作,两端加工M24螺丝扣。
6.10模板接缝(竖向接缝)
6.11预留孔洞
设计预留孔:
直径80mm的排水孔,设置在底段模板上;
施工预留孔:
底段顶口:
布置横向预留孔,用于固定顶段模板的底部;间距为两端预留300mm后按照间距650mm进行布置;
底段两端:
布置竖向预留孔,用于固定夹档段模板;距离模板竖向缝150mm后间距650mm布置。
顶段两端:
布置竖向预留孔,用于固定夹档段模板;距离模板竖向缝150mm后间距650mm布置。
6.12连接方式及材料
所有的模板部件之间全部采用焊接方式加工,焊接材料为J422焊条。
前后片模板与侧面模板之间采用抱角螺丝进行连接。
6.13模板组拼
模板单片加工完毕后在平整场地上进行拼装试验,并依据组拼情况进行适当的调整。
7.受力验算
7.1验算部位
底段:
XQ5或XQ6前片板面加强肋间距、连杆、桁架受力情况;
顶段:
XQ5或XQ6前和后片板面加强肋间距、连杆、桁架受力情况;XQ1前和后片板面加强肋间距、连杆、桁架受力情况;
连接件:
底段托架拉杠的直径、焊缝长度;
7.2验算指标
板面、横纵肋、纵向肋、横连杆、竖直桁架、水平桁架的挠度、临界荷载以及间距布置;
连接件支拉杆、抱角螺丝、拉杆、底口U型拉杆、沉箱预埋螺栓等焊缝、强度或剪力验算;
模板拼装后的整体稳定行验算。
7.3模板荷载
7.3.1水平荷载
水平荷载即新浇混凝土对模板侧压力。
计算公式采用:
Pmax=8Ks+24KtV1/2
Ks为外加剂修正系数,假定混凝土塌落度大于80mm,取2.0用于计算;
Kt为温度校正系数,拟定4月初施工,大气温度按20°C考虑,取1.0用于计算;
V为混凝土浇注速度,反铲运送混凝土平均输出量为23.4m3/h,取XQ1顶段作为受力最不利断面进行计算,浇注时间约为93.55/23.4=3.9h,浇注高度为4.75m,即混凝土浇注速度约为4.75/3.9=1.22m/h用于计算。
水平荷载:
Pmax=8*2.0+24*1.0*1.221/2=42.51kN/m2;
7.3.2竖向荷载
新浇注混凝土重度采用24kN/m3;
混凝土振捣所产生对水平面模板的荷载为2.0kN/m2;
7.3.3倾倒混凝土产生的水平动力荷载
使用反铲直接下灰,水平荷载取6.0kN/m2;
7.4模板受力情况计算
7.4.1面板验算
面板采用厚度5mm钢板,钢板后面的横纵肋间距为300*300mm。
A.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,简图如下:
lx/ly=300/300=1.0,经查表得KMx0=-0.0600,KMy0=-0.0550,KMx=0.0227,KMy=0.0168,Kf=0.0016。
取1mm宽板条为计算单元,荷载为:
q=Pmax*h=0.05051N/mm2*1=0.051N/mm;
《简明施工计算手册》(第三版)464页
lx、ly:
分别为板的两边边长
Mx、My:
分别为跨中x和y轴方向的弯矩
Mx0:
固定边中点沿lx方向的弯矩
My0:
固定边中点沿ly方向的弯矩
KMx、KMy、KMx0、KMy0:
力计算系数,由第2章中62页表2-20查得
Kf:
挠度计算系数,由第2章中62页表2-20查得
W:
板的截面抵抗距,W=bh2/6
b:
板的单位宽度
h:
钢板的厚度
D:
构件的刚度,D=Eh3/12(1-ν2)
E:
钢材的弹性模量,取2.1×105MPa
ν:
钢板的泊松系数,ν=0.3
σmax:
最大正应力
ωmax:
构件的最大挠度
[ω]:
材料的容许挠度
l:
面板的短边长
My(ν)、Mx(ν):
修正跨中弯矩
支座弯矩:
Mx0=KMx0*q*lx2=-0.0600*0.051*3002=-275.4N.mm;
My0=KMy0*q*ly2=0.0550*0.051*3002=-252.45N.mm;
面板的截面抵抗矩W=(bh2)/6=1*52/6=4.167mm3;
应力为:
σmax=Mmax/W=275.4/4.167=66.091N/mm2<215N/mm2
可满足要求。
跨中弯矩:
Mx=KMx*q*lx2=0.0227*0.051*3002=104.193N.mm;
My=KMy*q*lx2=0.0168*0.051*3002=77.112N.mm;
钢板的泊松比系数ν=0.3,换算:
Mx(ν)=Mx+νMy=104.193+0.3*77.112=127.33N.mm;
My(ν)=My+νMx=77.112+0.3*104.193=108.37N.mm;
应力为:
σmax=Mmax/W=127.33/4.167=30.56N/mm2<215N/mm2
可满足要求。
B.挠度验算
弹性模量E=2.1*105N/mm2;
刚度D=Eh3/(12*(1-ν2))=53*2.1*105/(12*(1-0.32))=2.404*106N.mm;
挠度ωmax=Kfql4/D=0.0016*0.051*3004/2.404*106=0.28mm;
容许挠度[ω]=l/500=300/500=0.6mm;
故0.28mm<0.6mm,可满足要求。
C.宽厚比
300/5=60<250(Q235钢材有劲板件限值)
故模板的板面采用厚度5mm,横纵肋按照300*300mm进行设计能够满足施工要求;
7.4.2横纵肋验算
Pmax:
砼的最大侧压力
h:
竖肋之间的距离
Mmax:
竖肋的最大弯矩值
I:
材料惯性矩
面板横纵肋采用50*30*3方钢制作,纵肋为通长不间断布置,横肋可间断布置。
荷载:
q=Pmax*h=0.051N/mm2*300mm=15.3N/mm;
50*30*3方钢截面抵抗矩W=5.685*103mm3,惯性矩I=14.21*104mm4;(依据《简明施工计算手册》第三版43页常用结构静力计算公式求得)
为方便计算按照均布荷载的单垮简支梁进行计算,计算荷载形式及简图如下:
(依据《简明施工计算手册》第三版50页单跨梁的反力、剪力、弯矩、挠度计算公式)
弯矩Mmax=ql2/8=15.3*6002/8=688500N.mm;
应力σmax=Mmax/W=688500/5685=121.11N/mm2<215N/mm2,可满足要求;
挠度ωmax=5ql4/(384EI)=5*15.3*6004/(384*2.06*105*14.21*104)
=0.882mm;
容许挠度[ω]=l/500=600/500=1.2mm;
故0.882mm<1.2mm,可满足要求。
故模板的横纵肋采用50*30*3方钢制作,竖向为不间断肋,横向按照距离可间断布置。
7.4.3横连杆间距(纵肋挠度强度)验算
连杆使用[10进行加工,通长不间断进行布置,横连杆中心间距为600mm。
[10截面抵抗矩W=2.92*104mm3,惯性矩I=1.46*106mm4;
(依据《简明施工计算手册》第三版43页常用结构静力计算公式求得或由明钟主编理工大学出版的《钢结构》(第二版)中328页查表得)
荷载:
q=Pmax*h=0.051N/mm2*600mm=30.6N/mm;
为方便计算按照均布荷载的单垮简支梁进行计算,如下:
(依据《简明施工计算手册》第三版50页单跨梁的反力、剪力、弯矩、挠度计算公式)
弯矩Mmax=ql2/8=30.6*7502/8=2.15*106N.mm;
应力σmax=Mmax/W=2.15*106/29200=73.63N/mm2<215N/mm2,可满足要求;
挠度ωmax=5ql4/(384EI)=5*30.6*7504/(384*2.06*105*1.46*106)
=0.42mm;
容许挠度[ω]=l/500=750/500=1.5mm;
故0.42mm<1.5mm,可满足要求。
7.4.3横连杆整体验算
横连杆采用单根[8通长布置,间距为450mm,模板间距1200mm设置拉或对拉螺栓。
[8截面抵抗矩W=25.3*103mm3,惯性矩I=101.3*104mm4;
荷载q=0.027*1200=32.4N/mm;
为便于计算简化为两端带悬臂的三跨连续梁进行计算,计算后的弯矩如图:
悬臂弯矩M=-0.5ql2=-0.5*32.40*3002=-14.58*105Nmm;
第一跨跨中弯矩M=0.08ql2=0.08*32.40*12002=37.32*105Nmm;
中间跨跨中弯矩M=0.025ql2=0.025*32.40*12002=11.67*105Nmm;
支座处弯矩M=-0.1ql2=-0.1*32.40*12002=-46.66*105Nmm;
经计算得知最大弯矩Mmax=46.66*105Nmm;
A.强度验算
σmax=Mmax/W=46.66*105/25.3*103=184.41N/mm2<215N/mm2
可满足要求。
B.挠度验算
悬臂部分挠度
ωmax=ql4/(8EI)=32.40*3004/(8*2.06*105*101.3*104)=0.16mm;
容许挠度νt=l/500=300*2/500=1.2mm;
故ωmax=0.16mm<νt=1.2mm,可满足要求。
跨中部分挠度
ωmax=(5-24λ2)ql4/(384EI)
=(5-24*(300/1200)2)*32.40*12004/(384*2.06*105*101.3*104)
=2.93mm;
容许挠度νt=l/500=1200/500=2.4mm;
故ωmax=2.93mm>νt=2.4mm,不能满足要求;
拉间距按照900mm进行验算,跨中部分挠度如下:
ωmax=(5-24λ2)ql4/(384EI)
=(5-24*(300/900)2)*32.40*9004/(384*2.06*105*101.3*104)
=0.62mm;
容许挠度νt=l/500=900/500=1.8mm;
故ωmax=0.62mm<νt=1.8mm,能满足要求;
故胸墙模板连杆或对拉螺栓的间距按照两端预留300mm后,间距900mm进行布置能够满足施工要求;
7.4.3桁架间距
桁架分为竖直桁架和水平桁架,竖直桁架为主受力桁架,水平桁架为辅助桁架。
(一)竖直桁架
竖直桁架750mm间距布置,作用在横连杆的荷载是:
q=Pl=0.051*600=30.6N/mm;
A.强度验算
第一跨跨中弯矩:
M=KMql2=0.08*30.6*6002=8.813*105N.mm;
第二跨跨中弯矩:
M=KMql2=0.025*30.6*6002=2.754*105N.mm;
支座弯矩:
M=KMql2=-0.1*30.6*6002=-11.02*105N.mm;
取Mmax=11.02*105N.mm进行计算:
由公式σmax=Mmax/W=11.02*105/25.3*103=43.56N/mm2;
σmax=43.56N/mm2<215N/mm2,可满足要求。
B.挠度验算
经查KW=0.677;
由挠度公式ωmax=KW5ql4/(384EI)得出:
ωmax=0.677*5*12.15*6004/(384*2.06*105*101.03*104)
=0.07mm;
容许挠度νt=l/500=600/500=1.2mm;
ωmax=0.07mm<νt=1.2mm,可满足要求;
(二)水平桁架
A.强度验算
混凝土荷载:
q=Pl=0.027*600=16.20N/mm;
拉杆荷载:
q=Pl=0.027*900=24.30N/mm;
荷载采用q=40.5N/mm用于计算;
桁架布置按照三等跨连续梁进行考虑,公式Mmax=KMql2得出:
第一跨跨中弯矩:
M=0.08ql2=0.08*40.5*6002=11.66*105N.mm;
中间跨跨中弯矩:
M=0.025ql2=0.025*40.5*6002=3.65*105N.mm;
支座处弯矩:
M=-0.1ql2=-0.1*40.5*6002=-14.58*105N.mm;
得出桁架间距最大为:
l=(Mmax/KMq)1/2=(14.58*105/(0.080*40.5))1/2=670mm;
B.挠度验算
经查KW=0.677;
由挠度公式ωmax=KW5ql4/(384EI)和容许挠度νt=l/500公式得出桁架最大间距公式:
l/500=0.677*5*40.7*l4/(384*101.3*104*2.06*105)
l=1052mm;
故水平桁架的间距布置不得超过670mm;
7.4.3单榀桁架验算
A.水平桁架
单榀桁架的四周以及纵向拉杆采用[8,斜向拉杆采用63*6角钢,间距和尺寸见下图:
桁架各杆件力计算表
杆件编号
杆件规格
截面积
(mm2)
力系数
(N)
杆件长度
(mm)
备注
上弦杆
AB
[8
1024
P
600
i=31.4mm
BC
[8
1024
P
600
CD
[8
1024
P
600
下弦杆
EF
[8
1024
P
600
FG
[8
1024
P
600
GH
[8
1024
P
600
HI
[8
1024
P
600
腹杆
IA
∠63*6
729
1.414P
849
i=19.3mm
HA
∠63*6
729
P
600
AG
∠63*6
729
1.414P
849
GB
∠63*6
729
P
600
GC
∠63*6
729
1.414P
849
FC
∠63*6
729
P
600
CE
∠63*6
729
1.414P
849
DE
∠63*6
729
P
600
承受荷载N=P*a=45.09*103*0.
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