系梁模板复核计算书.doc

道真至新寨高速公路和溪至流河渡段第TJ12合同段
桩系梁模板设计计算书

设 计 计 算 书

中交路桥华北工程有限公司

道真至新寨高速公路和溪至流河渡段
第TJ12合同段

桩系梁模板设计计算书

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桩系梁模板计算书
1、编制依据
1.1、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)。
1.2、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)。
1.3、《路桥施工计算手册》人民交通出版社,2001。
1.4、《贵州省道真至新寨高速公路和溪至流河渡段第TJ12标段（YK107+650-YK113+541）两阶段施工图设计，第三册，第一分册。
2、工程概况
桅杆堡特大桥是道真至新寨高速公路上的一座重点性工程，中心桩号ZK109+321.5/YK109+321，起讫桩号ZK108+787.5～ZK109+860.5/ YK108+767.5～YK109+880.0，桥梁全长为左幅1078m/右幅1112.5m，为左、右幅分离式桥梁，单幅宽12.00m，桥型整体布置为左幅（25×40+2×30）m/右幅（18×40+2×30+8×40）预应力混凝土T梁。
本标段设计有3座桥梁，即桅杆堡特大桥、沙子溪大桥、关子山中桥。桅杆堡特大桥桩系梁共15个，桩系梁尺寸为6.7×1.4×1.8m，关子山中桥3个，桩系梁尺寸为6.7×1.2×1.5m，沙子溪大桥桩系梁1个，桩系梁尺寸为6.7×1.4×1.8m，具体参数如下图所示：
道安TJ12标桩系梁参数表
桥梁名称
数量（个）
桩系梁尺寸（m）
钢筋（kg）
单个系梁砼量（m3）
桅杆堡特大桥
15
6.7×1.4×1.8
Φ25：667.44
11.74
Φ12：133.14
Φ12：440.67
关子山中桥
33
6.7×1.2×1.5
Φ22：516.60
9.08
Φ12：108.70
Φ12：417.00
沙子溪大桥
1
6.7×1.4×1.8
Φ25：667.44
11.74
Φ12：133.14
Φ12：440.67
单个桩系梁最大混凝土量11.74m³，采用组合钢模连同系梁连接部分桩基整体现浇施工，桩系梁加连接部分桩基混凝土量为25.42m³。
模板构造图如下：

图2.1组合钢模配置图

图2.2 H1模板配置图

图2.3 H2模板配置图
3 、设计参数
3.1 、设计荷载
计算此模板时，外力主要有新浇混凝土产生的侧压力、振捣混凝土时对模板产生的侧压力。
3.1.1、新浇混凝土侧压力计算
根据路桥施工计算手册，对于竖直模板来说，新浇注混凝土的侧压力是它的主要荷载。当砼浇筑速度在6m/h以下时作用在模板上的最大侧压力可按以下计算：
Pm=K•γ•h
当v/T≤0.035时：
h=0.22+24.9v/T
当v/T＞0.035时：
h=1.53+3.8v/T
式中：Pm——新浇筑混凝土对模板的侧压力，kPa；
h——有效压头高度，m；
T——砼入模时的温度，综合考虑实际与最不利情况，取20°C；
K——外加剂影响修正系数，取K=1.2；
V——混凝土的浇筑速度，取1m/h；
γ——混凝土的重力密度，取25kN/m³；
H——混凝土浇筑层（在水泥初凝时间以内）的高度，取8m；

图3-1 混凝土侧压力计算分布图
V/T=0.7/20=0.035=0.035
h= h=0.22+24.9v/T =0.22+24.9×0.035=1.1m，浇筑高度为1.8m。
Pm=K•γ•h=1.2×25×1.1=33KN/m2,取混凝土最大侧压力为33KN/m2。
3.1.2、振捣混凝土时对侧面模板的侧压力计算
根据路桥施工计算手册，查表得振捣混凝土时对垂直面模板侧压力采用2.0KPa。
3.2、材料性能
Q235钢材容许应力为145MPa。
对拉拉杆采用45#钢，容许应力为230MPa。
位移△L≤L/400
3.3、 符号规定
轴力：拉力为正，压力为负；
应力：拉应力为正，压应力为负；
其它内力规定同结构力学的规定。
3.4、荷载组合
承台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模板自重
③振动荷载，取2Kpa
最不利荷载为①×1.05+②+③
4、模型建立及分析
4.1、模型建立
模板受力采用有限元软件midas进行建模分析，其中模板面板、竖肋、横肋均采用板单元模拟，横肋、竖肋采用空间梁单元模拟，对拉拉杆用桁架单元模拟计算，本次计算按最大尺寸承台计算，也就是按最不利承台浇筑荷载模拟计算。
由于墩柱浇筑时一次浇筑高度均不超过3m，故按3m计算，采用大块模板拼装而成。整体模型如图4-1所示。

图4-1 3m高墩柱模板有限元模型三维效果图
4.2、荷载加载
新浇混凝土产生对模板的侧压力在midas中采用压力荷载进行模拟，模板高度在0~2.4m段，压力荷载均匀分布；在2.4~3.0m段，压力荷载线性变化，具体如图4-2与4-3所示。

图4-2 新浇混凝土侧压力竖直方向示意图

图4-3 新浇混凝土侧压力示意图
4.3、边界约束
在实际施工中，在midas中采用固定约束进行模拟。如图4-4所示。

图4-4 边界约束示意图
4.4、结果分析
4.2.1、面板强度验算
系梁模板面板采用5mm钢板，其在最不利荷载组合作用下应力见图4-5。

图4-5 面板应力图
由图4-5可知，面板最大应力为0.062MPa。σmax=0.062MPa<[σ]=145MPa，故知面板强度满足要求。
4.2.2、面板刚度验算
面板在荷载组合作用下各节点位移见图4-6。

图4-6 面板位移图
由图4-6可知，面板最大位移为0.91mm<1.5mm，根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.7规定，可知面板刚度满足要求。
4.2.3 、竖、横肋强度验算
横肋直线段采用 [8、曲线段[10槽钢、竖肋直线段采用2[12.6、曲线段[10槽钢，边缘采用5mm钢板压边，其在荷载作用下应力见图4-7。

图4-7 竖、横肋应力图
由图4-7可知，竖、横肋在最不利荷载组合作用下最大应力为0.07MPa。σmax=0.07MPa<[σ]=145MPa，故知竖、横肋强度满足要求。
4.2.4 、竖、横肋刚度验算
竖、横肋在荷载组合作用下各节点位移见图4-8。

图4-8 竖、横肋位移图
由图中看出，竖、横肋在最不利荷载组合作用下最大位移为0.9mm<B/400mm=1800/400=4.5mm，根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.7规定，可知竖、横肋刚度满足要求。
4.2.5、竖肋强度验算
竖肋采用 2[12.6槽钢，其在荷载作用下应力见图4-11。

图4-9 竖肋应力图
由图4-9可知，竖肋在最不利荷载组合作用下最大应力为0.01MPa。σmax=0.8MPa<[σ]=145MPa，故知竖肋强度满足要求。
4.2.6、竖肋刚度验算
竖肋在荷载组合作用下各节点位移见图4-12。

图4-10 竖肋位移图
由图中看出，竖肋在最不利荷载组合作用下最大位移为0.7mm<B/400mm=1800/400=4.5mm，根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.7规定，可知龙骨刚度满足要求。
4.2.7 、对拉拉杆验算
对拉拉杆规格为Φ20mm，其面积A=3.142cm²。拉杆在荷载组合作用下轴力见图4-13。

图4-11 对拉拉杆轴力图
由图中看出，对拉拉杆在最不利荷载组合作用下轴力为12.1KN则，其σ=F/A=12.1×10³N/314.20mm²=0.04MPa＜230Mpa,故满足要求。
五、结论
根据以上的计算结果可知，模板各项受力指标都满足要求，施工过程中要求严格按照施工图纸施工，严格控制浇筑速度，螺栓连接是采用双螺栓紧满，保证施工安全。