北京水规院京华工程管理有限公司
摘要：模板是混凝土工程的核心技术和关键环节。海上浇筑大体积混凝土的控制重点是确保浇筑过程中人员和设备安全，避免模板发生变形而影响混凝土外观质量。本文以某直立式护岸胸墙浇筑工程为例来开展混凝土底部模板设计。
1、工程概况
海南某离岸人工岛项目护岸结构为直立式。墙体为圆沉箱，箱体尺寸为（直径mm×高mm）11000×9100上部结构为现浇混凝土胸墙，尺寸为11833(11672)×11300×1000（弧长mm×宽mm×mm）。断面详图和平面布置图如下：
沉箱安放结束后，回填箱内中粗砂，密实后需及时浇筑顶部1米厚胸墙混凝土。由于部分混凝土悬空与沉箱外部，如何设计胸墙底部模板，确保浇筑过程中人员安全，模板牢固不变形是本混凝土工程的关键点。
2、悬臂端胸墙底模计算
2.1主梁及次梁受力验算
悬臂端胸墙底模板支撑采用圆钢反吊主梁的方式（如下图），跨度大处主梁采用单片贝雷架，跨度小处采用双拼工字钢及槽钢，主梁上铺次梁10#槽钢，次梁上铺5cm×10cm木枋，木枋上钉胶合板形成底模。主梁、次梁及反吊圆钢均需根据实际受力情况经计算确定。.
其中主梁有四条组成，1#主梁采用单片贝雷架，2#主梁采用双拼32a工字钢，3#及4#主梁采用双拼16a槽钢。1#，2#主梁采用直径32mm圆钢两端反吊方式，3#，4#主梁采用直径为22mm圆钢反吊的方式。1#-4#主梁长度依次为11.76m，4.4m，2m，1.2m，相邻间距依次为1.5m，1.5m，1m。悬臂端主次梁平面布置见下图。
跨中最大扰度r=1.4cm<l/500=11.76÷500=2.3cm；
最大拉压应力σ=122.4Mpa<[σ]=273Mpa；
最大剪应力τ=123.6Mpa<[τ]=208Mpa；
最大弯曲应力σ=70Mpa<[σ]=273Mpa；
均满足要求，因此1号主梁采用单片贝雷架。
（2）2号主梁受力验算
主梁计算长度为4.4m，为双拼32a工字钢结构，两端圆钢反吊。
钢筋混凝土自重：m1=2.5×（14.93+4.8）×0.5×0.8×10=197.3KN；
模板荷载：m2=(14.93+4.8)×0.5×1=9.87KN；
次梁自重：m3=(11.5+0.63)×10×10÷1000=1.78KN;
施工人员及设备荷载：m4=2.5×（14.93+4.8）×0.5=24.66KN；
m总=1.2×（m1+m2+m3）+1.4×m4=1.2×（197.3+9.87+1.78）+1.4×24.66=285.264KN；
则次梁施加给单条工字钢的集中荷载为：q1=285.264/9÷2=15.85KN/个。
跨中最大扰度r=6.5mm<l/400=4.4÷400=11mm；
最大剪应力τ=26.9Mpa<[τ]=100Mpa；
最大弯曲应力σ=103.2Mpa<[σ]=170Mpa；
均满足要求，因此2号主梁采用双拼32a工字钢满足要求。
（3）3号主梁受力验算
主梁计算长度为2m，为双拼16a槽钢结构，两端圆钢反吊。
钢筋混凝土自重：m1=2.5×（4.8+1.64）×0.5×0.8×10=64.4KN；
模板荷载：m2=(1.64+4.8)×0.5×1=3.22KN；
次梁自重：m3=(2.7×4)×10×10÷1000=1.08KN;
施工人员及设备荷载：m4=2.5×（1.68+4.8）×0.5=8.05KN；
m总=1.2×（m1+m2+m3）+1.4m4=1.2×（64.4+3.22+1.08）+1.4×8.05=93.7KN；
则次梁施加给槽钢钢的均布荷载为：q=93.7÷2=46.86KN/m。
跨中最大弯矩Mmax=ql²/8=23.43KN•m；
最大弯曲应力σ=Mmax/(2Wx)=23.43÷（2×108.3）=108Mpa<[σ]=170Mpa；
最大扰度r=5ql4/（2×384EI）=1.34mm<l/400=5mm；
因此3#主梁采用双拼16a槽钢满足要求。
（4）反吊拉杆验算
1#主梁反吊圆钢所受最大拉力F拉=118.62KN；最大剪力F剪=59.21KN；
2#主梁反吊圆钢所受最大拉力F拉=142.63KN；最大剪力F剪=71.32KN；
1#，2#主梁都采用直径为32mm的圆钢做反吊拉杆。
32mm圆钢的抗拉强度及抗剪强度设计值计算如下：
[F拉]=[σ]A=205×3.14×162=164.79KN>142.63KN；
[F剪]=3[τ]A/4=3×120×3.14×162=72.35KN>71.32KN；
因此1#，2#主梁都采用直径为32mm的圆钢做反吊拉杆满足要求。
3#，4#主梁反吊圆钢所受最大拉力F拉=46.85KN；最大剪力F剪=23.43KN；
3#，4#主梁都采用直径为22mm的圆钢做反吊拉杆。
32mm圆钢的抗拉强度及抗剪强度设计值计算如下：
[F拉]=[σ]A=205×3.14×112=77.93KN>46.85KN；
[F剪]=3[τ]A/4=3×120×3.14×112=34.21KN>23.43KN；
因此3#，4#主梁都采用直径为22mm的圆钢做反吊拉杆满足要求。
结论：
1.模板支撑系统是混凝土施工的重难点，施工前必须要有详细的计算书。
2.计算模板支撑系统时需要全面核算每个构件的受力，对于复杂部位的计算，必要时需采用计算机模拟系统进行。
3.由于施工现场外界不确定因素较多，为保障结构安全需根据以往经验预留足够的安全系数。
论文作者:郭世慧,钟永松
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/24
标签：圆钢论文; 胸墙论文; 混凝土论文; 荷载论文; 模板论文; 槽钢论文; 应力论文; 《基层建设》2017年第12期论文;