墩柱模板计算报告书.doc

中 铁 17 局 集 团 第 一 工 程 公 司

龙口至青岛高速13标项目

墩
柱
钢
模
板
计
算
书

沧州天龙模板制造有限公司
二0一二年七月
墩柱模板计算书
一、 设计计算根据
1、《路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-)
2、《混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-)
3、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83)
4、《路桥施工计算手册》(TB10002.2-)
5、《钢构造设计规范》(GB50017—)
6、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-）
二、 设计参数取值及规定
1、混凝土容重：25kN/m3；
2、混凝土浇筑速度：5m/h；
3、混凝土浇筑温度：15℃；
4、混凝土外加剂影响系数取1.2；
5、最高墩柱高：15.62m；
6、设计风力：8级风；
7、模板整体安装完毕后，混凝土浇筑使用吊车、料斗及串通工艺一次性浇筑。
三、 荷载计算
1、新砼对模板侧向压力计算
砼作用于模板侧压力，依照测定，随砼浇筑高度而增长，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增长，此时侧压力即为新浇筑砼最大侧压力。侧压力达到最大值浇筑高度称为混凝土有效压头。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
在《路桥施工计算手册》()表8-2中规定，当砼浇筑速度在6m/h时，新浇砼对模板侧向压力按下式计算：
P=γK1K2h
当V/T=5/15=0.333>0.035时，h=1.53+3.8V/T
式中：
P ------新浇筑混凝土对模板最大侧压力（kN/m2）
γ------混凝土重力密度（kN/m3）取25kN/m3
T------混凝土入模时温度0C，本工程取150C。
V------混凝土灌溉速度（m/h）;本工程取5m/h。
h------有效压头高度；
H------混凝土浇筑层(在水泥初凝时间以内)厚度(m)；
K1------外加剂影响修正系数，掺外加剂时取1.2；
K2------混凝土塌落度影响系数，取1.15。
把以上已知条件代入式中：
h= 1.53+3.8V/T =1.53+3.8×0.333=2.795m
P=γK1K2h= 25×1.2×1.15×2.795= 96.427KN/m2
因此本工程侧压力按P=96.427KN/m2计算（P1）
2、风荷载计算
风荷载强度按下式计算：
W=K1K2K3W0
W------风荷载强度(Pa)；
W0------基本风压值(Pa)， ，8级风风速v=17.2～20.7m/s；
K1------风载体形系数，取K1=0.8；
K2------风压高度变化系数，取K2=1；
K3------地形、地理条件系数，取K3=1；

W=K1K2K3W0=0.8×267.8=214.2Pa=0.214 KN/m2
桥墩受风面积按桥墩实际轮廓面积计算（本项目取墩柱截面2米*2米计算）。
3、倾倒混凝土时产生荷载取4kN/ m2。
4、振捣混凝土所产生荷载2kN/ m2
荷载组合
墩身模板设计考虑了如下荷载；
① 新浇注混凝土对侧面模板压力(96.427KN/m2)
② 风荷载(0.214 KN/m2)
③ 倾倒混凝土时产生荷载(4kN/ m2)
④ 振捣砼所产生荷载（2 kN/ m2）
荷载组合1：①+②+③ +④=102.641 KN/m2
四、 模板构造理论计算
1、模板杆件规格见下表：
表1 模板杆件规格
杆件名称
型 号
材质
面板
5mm厚钢板
Q235
法兰
100×14mm厚钢板
Q235
斜拉杆
ф30 圆钢
Q235
竖肋
[10#槽钢
Q235
背楞
][16双拼槽钢
Q235

2、检算原则（查《路桥施工计算手册》表8-11、表8-7）
序号
类 型
范畴值
符号意义
1
强度规定
满足钢构造设计规范

2
构造表面外露模板容许挠度值ω
ι/400
ι---模板构件计算跨度
3
钢模板面板变形
<1.5mm

4
钢模板钢棱、柱箍变形
≤3.0mm

5
弯曲应力σω
181MPa

6
抗拉、抗压轴向力σ
175Mpa

7
跨中挠度
≤ι/500

3、面板计算：
1）模板厚度选用:
钢构造对钢模板规定，普通厚度为其跨径ι/100；本钢模板横楞最大间距500mm,
故δ=ι/100=500/100=5mm 因此面板选用5mm厚钢板；
2）计算简图：

侧面板计算图示为支承于相邻两横楞和竖肋之上受均匀荷载板（见a图），
3）面板荷载：
面板荷载按102.641 KN/m2
4）面板强度和刚度验算
在横楞间距为ι1=500mm=50cm、竖楞间距ι2=250mm=25cm、面板厚度5mm
ι1/ι2=500/250=2≤2(按单向板计算)
计算夸径ι=ι2=250mm=25cm
板宽b取500mm=0.5m计；即
q=Pb=102.641×0.5=51.32kN·m
弯矩Mmax=1/10×q×L2=1/10×51.32×252×10-4=0.32kN·m
W=1/6×b×h2=1/6×50×2.7952=65.1m3
σ= Mmax/ W=0.642/65.1×10-3=9.854MPa<[σw]=185 MPa
ƒmax=(qι4)/(128EI)=( 51.32×254)/(128×2.1×106×((100×0.53)/12))
=0.0172cm=0.172mm<1.5mm(容许)
面板强度和刚度满足规定。
4、竖肋计算：
竖肋用[10槽钢，支撑水平间距最大为250mm其
I=198.3×10-8m4，W=39.7×10-6m3（I和W值查“型钢截面特性软件”）
弯矩M=PL/6=51.32×0.5/6=4276.667N.m
弯曲应力σ=M/W=4276.667÷39.7×10-6=108MPa＜181 MPa
挠度ƒ =PL3 /77EI=(51.32×0.53) /(77×2.1×106×12.7×198.3×10-8)
=0.00031m=0.155mm＜500/400=1.25mm
竖肋强度和刚度满足规定。
5、 背楞(柱箍)计算：
采用双拼][16，支撑水平间距最大为500mm其
单[16B槽钢 I=934×10-8 mm4，W=117×10-6mm3（I和W值查“型
钢截面特性软件”），
则弯矩M = PL/6=51.32×0.5÷6=4276.667N.m
弯曲应力σ=M/W=4276.667÷（2×117×10-6）= 18.276MPa＜215 MPa
挠度ƒ =PL3 /77EI =51.32×0.53÷（77×2×2.1×106×25.1×934×10-8）
= 0.000846m=0.846mm≤3㎜
背楞强度、刚度均满足规定。
五、 组合变形：
面板和竖楞组合：
W=0.172+0.155=0.327mm＜3mm满足规定。
面板和竖楞和背楞组合：
W=0.172+0.155+0.846=1.173mm＜3mm满足规定。
六、连接螺栓及斜拉杆计算：
1、模板连接螺栓计算：
N=1/2qι=1/2×51.32×0.5=12.82kn
A=N/ƒ=12820/215=59.6mm2 
查《路桥施工计算手册》表8-39得用M12（84mm2、容许拉力N=11.59kn）
本模板中选用M20螺栓截面面积A=245mm2 、容许拉力N=33.81 kn
M20螺栓(N=33.81 kn)>M12螺栓(N=11.59kn)
故满足规定。
2、模板斜拉杆螺栓采用4-Φ30圆钢，其截面积7.069cm2
N=1/2qι=1/2(102.641×0.5)=25.66kn
A= N/ƒ=25660/215=119.35mm2
查《路桥施工计算手册》表8-39得用M16
（157mm2、容许拉力N=21.67kn）就能满足规定
本模板选用Φ30圆钢做斜拉杆
N=Aσ=7.069×175=1237.07kn>21.67kn
因此斜拉杆满足规定。
八、吊钩计算：
吊钩采用Φ20圆钢，截面面积Ａ＝314.22mm2，每块柱模板上设2个吊
钩，按吊装模板自重计算，模板自重荷载设计值取系数1.3，
即Ｐx＝1.3×0.75=0.975T.
σ=Ｐx /Ａ=9750/(2×314.2)=15.51N/mm2<[σ]=215N/mm2
均满足规定。

详细尺寸及构造详见桥墩模板方案图。

沧州天龙模板制造有限公司
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