引水隧洞进出口连接段施工钢管支架设计计算实例

熊 朝 东

(中铁隧道集团一处有限公司,重庆 401123)

引水隧洞进出口连接段施工钢管支架设计计算实例

熊 朝 东

(中铁隧道集团一处有限公司,重庆 401123)

结合宁夏中南部水源工程——2号胭脂川隧洞进出口连接段施工实例，详细介绍了连接段施工钢管支架设计计算，通过施工检验表明，支架设计合理，满足施工要求，保证了施工安全。

引水隧洞，连接段，钢管支架，设计计算

1 工程概况

宁夏中南部水源工程2号(胭脂川)隧洞进出口连接段长30 m，包括进水池渐变段、盖板段、陡坡段及水平段，结构宽3.0 m～4.6 m，最大高度9.9 m，除盖板段采用预制盖板外，其余均为钢筋混凝土现浇结构，如图1，图2所示。连接段施工采用钢管支架，作为钢筋绑扎、立模、混凝土振捣的施工平台。支架主要承受钢筋混凝土自重荷载、混凝土自重静压力、浇筑、倾倒混凝土及振捣时产生的荷载。

2 计算依据

1)2号(胭脂川)隧洞施工图。

2)JGJ 130—2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范。

3)GB 50017—2003钢结构设计规范。

3 支架设计

以浇筑高度最大的水平段为例，进行支架设计计算。支架采用φ48 mm×3.5 mm扣件式钢管支架，支架立杆间距0.8 m×0.8 m，步距0.8 m，支架纵横均设置剪刀撑。水平段分两次浇筑，第一次浇筑至连系梁顶部(从底板顶起4.55 m)，第二次浇筑墙身剩余部分及顶板(高度4.55 m)，计算第二次浇筑时支架的承载能力。支架平面、立面图如图3，图4所示。

4 支架计算

4.1 荷载分析

支架所承受荷载包括：顶板钢筋混凝土，底模自重荷载，施工人员，施工料具运输堆放荷载，风荷载，自重静压力以及浇筑、倾倒混凝土及振捣时产生的荷载。

1)顶板混凝土自重：钢筋混凝土自重取26 kN/m3，顶板荷载为：0.35×26=9.1 kN/m3。

2)底模自重：取q=1.0 kN/m2。

3)施工人员和施工材料、机具堆放荷载：取1.0 kN/m2。

4)倾倒混凝土产生的冲击荷载：取2.0 kN/m2。

5)振捣混凝土产生的荷载：底板取2.0 kN/m2，侧板取4.0 kN/m2。

6)新浇混凝土对模板静侧压力。

侧墙混凝土浇筑参数：

侧墙厚0.8 m，一次浇筑高度4.55 m，混凝土浇筑速度为v=1.0 m/h，混凝土容重γ=24 kN/m3，浇筑时温度T=5 ℃。

新浇混凝土对模板侧压力：

F=γH=24×4.55=109.2kN/m2。

取二者中的较小值，将F=63.36kN/m2作为模板侧压力的标准值。

7)风荷载：作用于支架上的风荷载标准值ωk=0.7μzμsω0，μz

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

4.2 立杆计算

1)计算立杆段的轴向力设计值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。

长细比为：λ=l0/i=1 100/15.78=69.7<[λ]=210，满足要求。

2)立杆稳定性。

查表得轴心受压构件的稳定系数φ=0.775，A=489mm2，KH=1。

稳定性满足要求。

4.3 小横杆计算

小横杆主要承受模板传递的混凝土侧压力及振捣荷载，左右侧墙必须对称浇筑，以保证支架受力平衡。

Nut=1.4×(4+63.36)×0.8×0.8=60.35 kN。

小横杆稳定验算：

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

稳定性满足要求。

5 结语

由于一次浇筑的混凝土高度较大，新浇筑混凝土对模板的侧压力大，为保证模板稳定，实际施工采取在岩石边坡上打φ22钢筋锚杆、立模板时焊接钢筋用于固定模板的措施。由于连接段地基土层分布为泥岩，且事先浇筑10 cm厚垫层及80 cm厚底板，故支架设计时不需验算地基承载力。最新规范要求钢管一般采用φ48.3 mm×3.6 mm的焊接钢管(Q235A级钢)，目前市场上能达到该要求的钢管较少，所以计算时仍然采用φ48 mm×3.5 mm钢管。支架模板施工考虑的首要因素是安全问题，支架的搭设拆除要依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的有关规定进行。经实践证明钢管支架设计可行，安全有保障。

[1] JGJ 130—2001，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2] GB 50009—2001，建筑结构荷载规范[S].

[3] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[4] 江正荣.建筑施工计算手册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，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

熊朝东(1968- )，男，助理工程师

U455

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