30m外模计算书.doc

30m外模计算书

一、已知资料
外模系统112t，内模系统1.5t/m，砼容重2.5t/m3，外模周线轮廓长21.1m，内模宽度10.32m，模板总长36m，Q235B钢材的容许应力取[σ]=176.7MPa
二、底模计算：
简要分析：砼梁翼缘砼自重和翼模板的重量认为由撑杆直接传递给造桥机主梁，其余部分砼重量通过内模和内模撑杆传递给底模，再传递至底模撑杆、底模桁架，通过底模桁架传递至造桥机主梁。
底模计算时拟根据壁厚的不同分为5部分
块1-5的面积分别是：
A1=1.0m2，A2=0.76m2，A3=1.41m2，A4=0.77m2，A5=0.81m2
块1-4在底模上对应的长度：
L1=0.304m，L2=1.078m，L3=2.777m，L4=1m，L5=0.45m；
块1-4对应的砼每米延重是：
G1= A1×γ=1.0×2.5=2.5t/m、G2= A2×γ=0.76×2.5=1.9t/m、
G3= A3×γ=1.41×2.5=3.525t/m、G4= A4×γ=0.77×2.5=1.925t/m
G5= A5×γ=0.81×2.5=2.025t/m

块1-5对底模产生的压强分别是：
P1= G1/ L1=2.5/0.304=8.22t/m2，P2= G2/ L2=1.9/1.078=1.76t/m2，
P3= G3/ L3=3.525/2.777=1.27t/m2，P4= G4/ L4=1.925/1=1.93t/m2，
P5= G5/ L5=2.025/0.45=4.5t/m2，
外模自重产生的压强为：P外=112/36/21.1=0.15t/m2，
内模系统产生的压强为：P内=1.5/10.32=0.15t/m2，
块1-5底模的综合压强分别是：
P1总= P1+ P外+P内=8.22+0.15+0.15=8.52 t/m2
P2总= P2+ P外+P内=1.76+0.15+0.15=2.06 t/m2
P3总= P3+ P外+P内=1.27+0.15+0.15=1.57 t/m2
P4总= P4+ P外+P内=1.925+0.15+0.15=2.23 t/m2
P5总= P5+ P外+P内=4.5+0.15+0.15=4.8 t/m2
1、面板计算
建立模型的数据：取200mm宽度的面板作受力分析，A=1200mm2，Ix=3600mm4，W=1200mm3、EA=247200000，EI=742（EA、EI为国际单位）
P1总、P2总、P3总、P4总、P5总对面板产生的均布载荷的大小分别是q1=17040N/m、q2=4120N/m、q3=3140N/m、q4=4460N/m、q5=9600N/m，
底模面板的受力模型如下图：

其弯矩图如下：

由弯矩图可知Mmax=64.84N.m

所以底模面板满足强度要求。
其位移图如下：

由位移图可知，面板最大变形位于第15单元跨中，其最大下挠为f=0.5mm<2mm，
所以底模面板满足刚度要求；
2、底模纵筋角钢计算
简要分析：
底模纵筋角钢的材料选用∠100×63×6，认为单根角钢协同其上的180mm宽度的面板共同承担荷载，180mm宽度以外的面板对其截面强度不起作用。
δ6×180+∠100×63×6组合截面的截面特性为：
截面积A=2042mm2，Ix=3529862mm4，
形心距下边缘距离69.7mm，形心距上边缘距离36.3mm
Wxmax= 97241 mm3，Wxmin=50643mm3
E=206×109Pa

EA=420652000，EI=727151（EA、EI为国际单位）
将底模边缘三根角钢视作整体共同承担P1总产生的压力，并且其一侧100mm范围内承受P2总产生的荷载，其组合截面的形式为：δ6×490+3×∠100×63×6（近似为3个δ6×180+∠100×63×6组合截面共同工作）
其截面特性为：
截面积A=3×2042=6126mm2，Ix=3×3529862=10589586mm4，
形心距下边缘距离69.7mm，形心距上边缘距离36.3mm
Wxmax=3× 97241=291723 mm3，Wxmin=3×50643=151929mm3
E=206×109Pa
EA=3×420652000=1261956000，EI=3×727151=2181455
（EA、EI为国际单位）
底模撑杆的截面特性：
截面积A=4712mm2，Ix=3549017mm4，
形心距下边缘距离47.5mm，形心距上边缘距离47.5mm
Wxmax= Wxmin=74716mm3
E=206×109Pa
EA=970672000，EI=731097（EA、EI为国际单位）
经分析最不利的角钢为P1总作用范围的角钢，其承受的均布荷载的大小为P1总×L1+P1总×0.1=8.52×104×0.31+2.06×104×0.1=28472N/m
计算底模边缘角钢的强度时
计算底模纵筋角钢时，按最不利的工况计算即取端部的3+3+3=9m长
度范围建立模型，建立模型各关键点的坐标是：
1 (0,0)、2 (0.5,0)、3 (2.5,0)、4 (3.5,0)、5 (5.5,0)、6 (6.5,0)、7 (8.5,0)、8 (9,0)
其受力模型是：

端部的角钢的弯矩图

由弯矩图可知Mmax=8329N.m

端部角钢满足强度要求
其位移图如下：

由位移图可知，面板最大变形位于第4单元和6单元跨中，其最大下挠为f=1.4mm<2mm，
所以端部底模角钢满足刚度要求；
各支撑处产生的支反力：

单元9和单元9处达到最大支反力：Nmax=46415N
该力由三个角钢均分：每个角钢对工字钢的作用力为：Nmax/3=46415N/3=15472N
3、底模横向工字钢受力分析
底模横向工字钢有两种型号：36a型普通工字钢和20a型普通工字钢，其截面特性分别为：
36a型普通工字钢
截面积A=7640mm2，Ix=158000000mm4，
Wxmax= Wxmin=877778mm3
E=206×109Pa
EA=1573840000，EI=32548000（EA、EI为国际单位）
20a型普通工字钢
截面积A=3560mm2，Ix=23700000mm4，
Wxmax= Wxmin=237000mm3
E=206×109Pa
EA=733360000，EI=4882200（EA、EI为国际单位）
其受力模型为：

其弯矩图：

由弯矩图可知M1max=10184N.m

36a型普通工字钢满足强度要求
M2max=8711N.m

20a型普通工字钢满足强度要求
其位移图如下：

由位移图可知，面板最大变形位于第3单元跨中，其最大下挠为f=0.3mm<2mm，
所以此工况底模工字钢满足刚度要求；
求支反力：

Nmax=67444N
三、侧模及翼模计算：
受力模型：

计算模板压强值时：
点1计算高度取1.8m，点2计算高度取1.386m，点3计算高度取0.65m，点4计算高度取0.497m；点5计算高度取0.421m，点6计算高度取0.297m，点7计算高度取0.2m；
简要分析：浇注砼时的模板载荷为砼产生的压强呈三角形分布。
δ6×180+∠75×50×6组合截面的截面特性为：
截面积A=1806mm2，Ix=1661748mm4，
形心距下边缘距离56.4mm，形心距上边缘距离24.6mm
Wxmax= 67550 mm3，Wxmin=29463mm3
E=206×109Pa
EA=372036000，EI=342320（EA、EI为国际单位）
斜撑杆截面特性为：
截面积A=1806mm2，Ix=1661748mm4，
形心距下边缘距离56.4mm，形心距上边缘距离24.6mm
Wxmax= 67550 mm3，Wxmin=29463mm3
E=206×109Pa
EA=372036000，EI=342320（EA、EI为国际单位）
1、计算面板：
建立模型的数据：取200mm宽度的面板作受力分析，A=1200mm2，Ix=3600mm4，W=1200mm3、EA=247200000，EI=742（EA、EI为国际单位）
最大压强P=2.5×1.8=4.5T/m2

均布载荷q=P×0.2=0.9T/m=9000N/m

其弯矩图：

由弯矩图可知Mmax=196N.m

面板满足强度要求
其位移图如下：

由位移图可知，面板最大变形位于第1单元跨中，其最大下挠为f=3mm≥2mm，
分析该处的下挠是出现在连续梁的边缘跨，实际浇筑时此处并非是边缘跨，因此实际浇筑工况下的应该取中间跨的下挠值，
由位移图可知，去除边缘跨后面板最大变形位于第2单元跨中，其最
大下挠为f=1mm≤2mm，
所以此工况侧模面板满足刚度要求；
2、横向角钢计算
建立模型：

弯矩图：

由弯矩图可知Mmax=1269N.m

角钢满足强度要求

其位移图如下：

由位移图可知，角钢最大变形位于第6单元端部，其最大下挠为f=0.8mm≤2mm，
所以此工况侧模角钢满足刚度要求；
各撑杆的轴力图：

单元7轴力22392N，单元8轴力16678N，单元9轴力9059N，单元10轴力19217N
3、纵向工字钢计算
20a型普通工字钢截面特性为：

截面积A=3560mm2，Ix=23700000mm4，
形心距下边缘距离100mm，形心距上边缘距离100mm
Wxmax= Wxmin=237000mm3
E=206×109Pa
EA=733360000，EI=4882200（EA、EI为国际单位）
16号普通工字钢截面特性为：
截面积A=2610mm2，Ix=11300000mm4，
形心距下边缘距离80mm，形心距上边缘距离80mm
Wxmax=Wxmin=141250mm3
E=206×109Pa
EA=537660000，EI=2327800（EA、EI为国际单位）
底模撑杆的截面特性：
截面积A=4712mm2，Ix=3549017mm4，
形心距下边缘距离47.5mm，形心距上边缘距离47.5mm
Wxmax= Wxmin=74716mm3
E=206×109Pa
EA=970672000，EI=731097（EA、EI为国际单位）

20a型普通工字钢受力模型：

20a型普通工字钢弯矩图

由弯矩图可知Mmax=14554N.m

工字钢满足强度要求
其位移图如下：

由位移图可知，角钢最大变形位于第2单元跨中，其最大下挠为f=1.1mm≤2mm，
所以此工况侧模角钢满足刚度要求；
撑杆轴力：

Nmax=89568N
16型普通工字钢受力模型：

16号普通工字钢弯矩图：

由弯矩图可知Mmax=10840N.m

工字钢满足强度要求
其位移图如下：

由位移图可知，角钢最大变形位于第2单元跨中，其最大下挠为f=1.7mm≤2mm，
所以此工况侧模角钢满足刚度要求；
撑杆轴力：

Nmax=66712N