摘要：当前支架模板的施工技术较为成熟，但是施工过程中依然存在高风险性的特征，为了降低施工过程中的风险性，针对武汉市后官湖中水处理站模板和立杆进行计算研究，为施工提供一套行之有效的施工理论保障。
关键词：支架、模板、高风险性、立杆
1、工程概况
中水处理站采用钢筋混凝土箱型框架结构，外框尺寸21.2m×40.7m、结构高度8.5-10m，顶部覆土0.6m，中水站处地面标高为+22.5m、基坑底部标高+13.2m，开挖深度9.3m，上口开挖尺寸63.7×79.1m，底口开挖尺寸27.8×43.2m。采用三级自然放坡开挖，一级坡坡比为1:2，二级坡坡比为1:1.5/2.5，三级坡坡比为1:1.25，坡间设置1.5m宽平台，坡面采用挂网喷射混凝土防护。基坑安全等级为二级。
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图1 中水处理站平面图
1.1气象条件
武汉市属亚热带大陆性季风气候，具有四季分明、气候温和、雨量充沛的气候特征。武汉地区4-7月份以东南季风为主，其余时间以北风或西北风为主，最大风力八级，最大风速27.9m/s。
1.2水文条件
拟建场地紧邻后官湖，根据场地地下水埋藏条件，场地地下水的类型主要为上层滞水及基岩裂隙水。上层滞水静止水位在场地地面以下0.6-1.6m之间，标高约为18.07-22.47m。基岩裂隙水主要埋藏于基岩裂隙中，基岩裂隙水量较小。拟建场地土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
1.3工程地质
中央水处理站基坑主要位于(1-1)杂填土、(1-2)素填土、(3-2)黏土中。
表1 中央水处理站情况统计表
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图2 中央水处理站地质剖面图
2、受力计算
2.1、结构布置
中水站顶板底模采用1.5cm竹胶板，5cm×10cm方木纵梁、间距10cm，10×10cm方木为横梁，支架采用满堂支架体系，ф48×3.5mm碗口支架，立杆立于底板混凝土顶面，下垫5cm×20cm木板，间距60cm×60cm（梁底加密为30cm×60cm）。横杆竖向步距1.2m。支架顶底部分别设置顶底托用于支架高度调整（外露丝杆长度15cm），底部30cm处设置扫地杆，顶部设置封端杆；每5挡设置纵、横向及水平向剪刀撑（ф48×3.5mm钢管），剪刀撑钢管搭接长度不小于1m，采用3个十字扣连接。框架梁侧模采用1.5cm竹胶板，5cm×10cm方木贝勒@15cm，双拼ф48×3.5mm钢管为横梁，对拉杆ф12@90cm。
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图5 支架模板大样图
2.2、荷载组合
表2 中央水处理站荷载组合表
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2.3、受力计算
1、标准断面受力计算：
（1）底模
采用1.5cm厚竹胶模板，下设5×10cm木方间距10cm，计算宽度取1m分析：
竹胶模板W=1/6(bh2)=1/6(1×0.0152)=3.75×10-5m3，竹胶模板E=6×103MPa
I=1/12(bh3)=1/12(1×0.0153)=2.81×10-7m4。
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图6 底模面板受力简图
受力弯矩M=1/10(ql2)= 1/10(34.95×0.12)=0.035kN·m
弯曲应力δ=M/W=0.035/(3.75×10-5)=0.93MPa<8MPa
跨中挠度f=1/150(ql4/EI)=0.001mm<150/400=0.75mm，满足
（2）5×10cm木方
横梁采用5×10cm木方，下设工5×10cm方木，间距30(60)cm，
W=1/6(bh2)=1/6(0.05×0.12)=8.33×10-5m3
I=1/12(bh3)=1/12(0.05×0.13)=4.2×10-6m4，[σ0]＝12MPa，E=9×103MPa
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图7 横向分配木方受力简图
受力弯矩M=1/10(ql2)= 1/10(3.496×0.32)=0.0314kN.m
弯曲应力δ=M/W=0.0314/8.33×10-5=3.77MPa<[σ0]＝12MPa
跨中挠度f=1/150(ql4/EI)=0.012mm<300/400=0.75mm，满足
受力弯矩M=1/10(ql2)= 1/10(2.248×0.62)=0.081kN.m
弯曲应力δ=M/W=0.081/8.33×10-5=9.7MPa<[σ0]＝12MPa
跨中挠度f=1/150(ql4/EI)=0.077mm<300/400=0.75mm，满足
（3）10×10cm木方
纵梁采用10×10cm木方，下接碗扣支架间距90cm
W=1/6(bh2)=1/6(0.1×0.12)=1.67×10-4m3
I=1/12(bh3)=1/12(0.1×0.13)=8.33×10-6m4，[σ0]＝12MPa，E=9×103Mpa
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图8 纵向分配梁受力简图
受力弯矩M=∑FL=0.804kN.m
弯曲应力δ=M/W=0.804/1.67×10-4=4.8Mpa<12Mpa
剪切应力T=F/A=4.69/(0.1×0.1)=0.469Mpa
跨中挠度f=5/384(ql4/EI)
=5×34.464×0.64/(384×9×103×8.33×10-6)
=0.77mm<0.6m/400=1.5mm，满足
（4）立杆计算
每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算，则纵向方木传递的集中力（以纵向跨度0.6m×横向跨度0.6m计算，以纵向跨度0.3m×横向跨度0.6m）：
P1=34.96×0.3×0.6 =6.29KN
P1=22.48 ×0.6×0.6 =8.09KN
单根立杆所承受的最大竖向力为：
N=8.09kN
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图9 立杆受力简图
（5）立杆稳定性：
横杆步距按1.2m计算，故立杆计算长度为1.2m。
长细比λ=L/i=1200/15.78=76.04，查表的φ=0.69
[N]= φA[σ]=0.69×489×10-6×215×106=72.5kN
N<[N] 合格
b强度验算：
σa＝N/Aji=8.09×1000/(0.69×489×10-6)=23.9MPa＜[σa]=215MPa 合格
基础立于结构混凝土顶面，可不对地基承载力进行计算。
3、结论
通过对武汉市后官湖中水站模板和立杆的计算研究，论证了中水站模板和立杆的设置符合施工要求，对施工具有指导意义。同时具有速度快、技术成熟、成本节约的特点。
参考文献
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