桥梁工程圆柱墩模板计算书

圆柱墩模板计算书

本标段墩身全部为柱式墩，柱式墩直径1.5m和1.8m两种；最高墩柱21.366m。柱式墩施工采用翻模分段施工的方法，分段长度为6m,墩柱高度小于6m的一次性浇筑成型。模板分节高度最大2m。

一、计算依据

1、《建筑施工手册》一模板工程

2、《建筑工程大模板技术规程》(JGJ74-2003)

3、《路桥施工计算手册》

4、《钢结构设计规范》(GB50017—2003)

5、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)

6、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-1986)

7、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-1983)

8、施工图纸

二、设计参数取值及要求

1、混凝土容重：26kN/m3；

2、混凝土浇注速度：3m/h；

3、浇注温度:15°C；

4、混凝土塌落度：16〜18cm；

5、混凝土外加剂影响系数取1.2；

6、设计风力：8级风；

7、模板整体安装完成后，混凝土泵送一次性浇注。

三、荷载计算

1、新浇混凝土对模板侧向压力计算

混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。

图1新浇混凝土对模板侧向压力分布图

按照《建筑工程大模板技术规程》（JGJ74-2003）附录B,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力，可按下列两式计算，并取其最小值：

F = 0.227 t P P 心/2 F =丫H

c 0 1 2 c

式中：F -----新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）。

Y ----混凝土的重力密度（kN/m3），根据设计图纸取26kN/m3。

c

t0---------- 新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定，当缺乏实验资料时，可采用t=200/（T+15）计算，取t=5h。0

T -----混凝土的温度（25° C）。

V----混凝土的浇灌速度（m/h），取3m/h

H -----混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）；取

6m。

B ——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺缓凝外加剂取1.2，

1

该工程取1.2

B——混凝土坍落度影响系数，当坍落度小于100mm时，取1.10 ；不小 2 于100mm时，取1.15。本计算取1.15

F

0.227c 0P1P2心/2=0.22X26 X5X 1.2X 1.15X 31/2=68.36kN/m2

=

F =7c H =26X6.0=156kN/m2

取二者中的较小值F=68.36kN/m2作为新浇混凝土对模板水平侧压力的标准值。

2.倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值

考虑倾倒混凝土产生的水平活载荷标准值取值4kN/m2 （泵送混凝土）。

3.振捣混凝土时产生的水平荷载标准值

振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4kN/m2 （作用范围在新浇筑的混凝土侧压力的有效压头高度之内）。

四、荷载组合

墩柱模板设计考虑了以下荷载：

①新浇注混凝土对侧面模板的压力

②倾倒混凝土时产生的荷载

③振捣混凝土时产生的荷载

计算模板及其支架的荷载设计值时，应采用荷载标准值乘以相应的荷载分项系数求得，荷载分项系数见下表:

荷载组合1:①+②+③(用于模板强度计算)

F 设=1.2X68.36+1.4X (4+4)=93.23kN/m2

荷载组合2 :①(用于模板刚度计算)

F设=1.2X68.36=82kN/m2

五、径向拉力计算

根据圆筒承压计算模型，标准圆形压力容器承受的法向压力均转化为径向拉力。

米用微分，法向压力F'=nrFsin。

积分后，2N = lnrF sin 0^0 = -n rF cos。兀=-n rF (-1 -1) = 2兀rF

即 N= n rF= n *0.9*93.23=263.6(kN/m)

六、模板受力验算

圆柱的截面结构形式为圆弓瓜，半径为r=900mm；模板单节最大高度2000mm,面板厚度为6mm ；竖肋为[8#槽钢，间距378mm ；环肋为[8#槽钢，间距400mm ；模板连接螺栓为M20*32。

圆柱墩模板截面示意图

5.1板面验算

按双向面板设计和考虑。面板计算按模板展开形状计算。根据混凝土浇注情况，取板面中的一个区格作为计算单元。图中A区格看作三面固定、一面简支，B区格看作四面固定；C区格看作二面固定、两面简支。取最不利啊区格计算。右图是其受力

简图，为三面固定、一面简支式。

1）面板的强度校核

选取lmm宽的板条作为计算单元，线荷载为：q=0.093X1=0.093N/mm

根据lx/ly=378/400=0.945,查《路桥施工计算手册》中附表2-18,得弯矩系数，计算弯矩，得到:

Mx二系数 *ql2=-0.06342*0.093*378*378=-842.74N mm

My二系数 *ql2=-0.05585*0.093*400*400=-831.05N mm

截面抵抗矩：Wx=Wy=bh2/6=6mm3(式中：b板宽，取1 mm； h板厚，为6mm).

面板的最大内应力为：

。x=Mx/Wx=842.74/6=140.46 N/mm2

。y=My/Wy=831.05/6=138.51 N/mm2

故满足强度要求。

2)面板的挠度校核：

选取lmm宽的板条作为计算单元，线荷载为：q=0.082X1=0.082N/mm

查《路桥施工计算手册》中附表2-18，得挠度系数为0.001732。

K=Eh3/(12(1- u 2)=2 0 6 0 00*63/(12*(1-0. 32))=40 7 4 7 2 5 . 3；

3“ 二0.001732ql4/k=0.001732*0.082*3784/4074725.3

=0.71 mmM[3]=L/400=378/400=0.95mm； (L 取较小值)故满足刚度要求。

因此,在最大压力下，圆孤模强度刚度足够，满足施工要求。

3)面板抗拉强度验算

截取1cm断面面板进行面板抗拉强度验算。

拉力 T = 263.6X 103X 1X 10-2 = 2636 (N)

6二T/S=2636/(6X 10-3X 1X 10-2)=43.9 N/mm2<215 N/mm2

5.2纵肋验算

纵肋为[8#槽钢，间距a=378mm，为主受力结构，支撑来自面板传递过来的力。纵肋的支承部件为环向肋，环向肋与连接法兰间距和环向肋之间间距均为b=400mm，取l=400mm计算。

按照三跨连续梁模型计算，查表得[8#槽钢的W=25.3cm3，I=101.3cm4。取E=2.06*105N/mm2。

(1)强度验算

受力为均布荷载q=F 设*a=93.23*0.378=35.24 kN/m=35.24 N/mm。

M 0.1ql 2 0.1 x 35.24 x 4002 c = ---- = = = 22.29N/mm 2 < 215N/mm 2

W W 25.3 x 103

(2)挠度验算

受力为均布荷载q=F 设*&=82*0.378=35.24 kN/m=31 N/mm。

f =竺箜=—°.677X31X4004—= 0.03心

100E/100 x 2.06 x 105 x 101.3 x 104

5.3环肋验算

模板设计按照1/2圆进行设计，纵肋呈对称分布，传递到环向肋的力均向切向和法向分散，向外的力受到切向力的约束。环肋为[8#槽钢。

a X b=93.23X0.378X0.4=14096N V=F

,X

体受力的环状结构均转化为切向力，只有整体向外的趋势，而没有不均衡变形的趋势， 此时只需要验算环向箍是否能承受切向拉应力。

T=N=105440N ，查表得：［8#槽钢截面积 S=10.24cm 2

满足要求。

5.4螺栓数目验算

法兰采用螺栓进行连接紧固，采用普通M20螺栓，螺栓有效截面积为A=245mm 2, 抗拉强度设计值/=170N/mm 2，螺栓孔间距15cm 。

柱箍体需承受的竖向压力N=263.6(kN/m) 螺栓承受的拉力Nt=263.6X0.15=39540N ，则:

Nt/A=39540/245=161.4 N/mm 2

计算模型中选取了高2m 、半径1.8m 的圆墩柱模板进行了计算，均满足强度及刚 度要求，因此在高2m 、半径1.8m 范围内的模板亦满足要求。

根据验算结果：2m 高模板按15cm 间距布置，需配14个M20普通螺栓，数量较 多，可增大螺栓直径，从而减少螺栓数目，如M24@200mm ，M30@300mm 均可满 足要求。也可采用8.8级高强螺栓从而减少螺栓数目。

T _ S

105440

10.24 x 102

=102.97N / mm 2 < 215N / mm 2

N=263.6X0.4=105440N 受力模型可以简化如下:

V’ =2Nsin (24o /2)=2X105440X sin(12o )=43844N>V =14096N

该情况下，向外的力受到强大的约束，根据环形受力结构的原理，也可以得出