铁路变截面桥墩模板计算书.doc

铁路变截面桥墩模板计算书
一、计算依据
1.《钢结构设计规范》 GB50017－2003；
2.《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204－2002 ；
3.《公路桥涵施工技术规范》 JTJ041-2000；
4.《建筑工程大模板技术规程》 JGJ74－2003；
5.《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81－2002；
6.《建筑结构静力计算手册（第二版）》；
7.《钢结构设计手册（上册）（第三版）》；
8.《预应力混凝土用螺纹钢筋》 GB/T20065-2006；
二、设计计算指标采用值
1.钢材物理性能指标
弹性模量E＝2.06×105N/mm2 ；质量密度ρ＝7850kg/m3 ；
2.钢材强度设计值
抗拉、抗压、抗弯f＝215N/mm2；抗剪fv＝125N/mm2；
3.容许挠度
钢模板板面〔δ〕≤1.0mm，≤L1/400；
模板主肋 〔δ〕≤1.5mm，L2/500；
背楞 〔δ〕≤1.5mm，L3/1000。
三、墩柱模板设计计算
强度校核；面板采用6㎜厚钢板；竖向主肋采用[10#槽钢，背楞、抱箍采用]、[16b＃双槽钢，对拉杆PSB785 φ25预应力混凝土用螺纹钢筋简称φ25精轧螺纹钢。
（一）荷载计算
水平荷载统计：
新浇混凝土对模板的水平侧压力标准值。
按照（JGJ74-2003）附录B，模板荷载及荷载效应组合B.0.2规定：F＝Min（F1，F2）

本计算书各工艺参数：
γc------取25 kN/m3；
t0------初凝时间为11小时；
V------浇筑速度为V=1.55 m/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15m；
β2------取1.15。
则砼侧压力标准值F为：
F1＝0.22×25×11×1.15×1.55１/2
＝86.5kN/m2
F2＝25×15＝375kN/m2（舍去）
砼侧压力荷载分项系数为1.2；
在有效压头高度之外，模板强度验算时采用荷载设计值，为
F1*1.0+4*1.4=109.4 kN/m2
在有效压头高度之外，模板刚度验算时采用荷载标准值，为
F1*1.2=103.8 kN/m2
（二）面板计算
计算所用软件为《结构力学求解器》1.5版本。
取1mm为计算单元。Wx=6000mm3 Ix=18000mm4 Ax=6mm2
模板结构形式为：面板为6mm钢板，竖肋为10#槽钢，竖肋通长，横肋断开。
1．强度校核
强度线荷载q=109.4×1＝109.4N/mm
面板计算简图
面板最大弯矩M=0.046q*l2=0.046*109.4*1000*0.3*0.3=452.7N.m，
σ=M/w=452.7/6*10-6=75MPa＜[σ]=215MPa
面板强度满足要求。
2．刚度校核
刚度线荷载q=104×1＝104*103N/m
面板最大变形（跨距300mm）

Vmax=0.07mm＜300/400=0.75mm；
面板刚度满足施工方要求。
（三）2m竖肋计算
模板竖向主肋校核
[10#槽钢参数： Wx=39400mm3 Ix=1980000mm4 A=1270mm2
1．强度校核
背楞从上向下间距依次为450mm、1100mm、450mm。

模型图

弯矩图

σmax＝Mmax／w＝3097.5／39.4*＝78.6 N/mm2＜215N/mm2
所以竖肋[10#强度满足要求。
2．刚度校核
q=104N/mm

变形图
竖肋[10#端部最大变形为

跨中最大变形为

因此刚度满足要求。
（四）模板背楞计算
][16b#槽钢参数： Wx=116.8*2cm3 Ix=934.5*2cm4
1．强度校核
q=109.4N/mm
对拉螺栓从左至右间距依次为400mm、3*1300mm、400mm。
Mmax=0.07*cql2=0.07*1.1*109.4*1000*1 *1.3*1.3=14236N*mm
σmax＝Mmax／w＝14236／（2*116.8）＝61N/mm2＜f=215N/mm2
因此强度满足要求。
2．挠度校核

变形图
背楞][16b#槽钢，跨中最大变形为

刚度满足规范要求。
(五)园端抱箍的强度计算:
抱箍采用2-【】16b，间隔1100mm，【16b的截面积为S=2515mm2。
园端最大半径为4523mm，则抱箍受力最大拉力为
N
σmax=N/A=544298/(2*2515 )=108 N/mm2＜f=215N/mm2
抱箍强度满足要求
（六）连接螺栓强度计算：
模板连接螺栓选用M20*65螺栓，间距200mm。抱箍连接螺栓3-M27,每个1.5m，有7.5个M20*65螺栓和5个M27他们所承受拉力为544298N
M20螺栓的有效面积为A=218.2mm2
M27螺栓的有效面积为A=418mm2
σmax=N/A=433224/（7.5*218.2+5*418）=146N/mm2＜f=170N/mm2
（七）竖法兰强度计算：
法兰选用t=14mm*100mm螺栓间距200mm，其计算面积A=0.014*0.1=1.4*10-3m2
I=100*143/12=2.2867cm4
环肋传授到法兰上的力为
N
σmax=N/A=197926/1400=140N/mm2＜[f]=215N/mm2

（八）对拉螺栓计算：
对拉螺栓支反力
选用φ25精轧螺纹钢对拉螺栓，有效面积为590mm2
σmax=N/A=156442/590=265N/mm＜f=470N/mm2
建议选用外径为φ40PVC管，面板开孔φ42。
四、模板操作台及爬梯的说明：
对于翻模施工，平板做3层，每次翻2层，1层作为接高基础模板，但园端有锥度，不能通用，圆锥墩圆弧端模板需做一整套，随着高度的上升，平板向上翻，人可借助园端模板上下，可节省爬梯，操作平台可安装在模板上，操作平台由挂架和架板组成，用M20*100螺栓与模板竖筋连接，大约间隔1.2m一个，挂架宽1m，见右图。
载荷
挂架每个22.8kg，
架板采用木板、钢模板、竹板等，载荷最大每平方2.5KN。
人机具活载取5KN/m2。
每个挂架承受的力：F=22.8*10/1000+2.5*1.2+5*1.2=9.228KN
螺栓受剪应力
满足强度要求。
挂架采用Φ48*3.5架管焊接而成，架管的截面积S=489.3mm2 ，W=5.08*103 mm3
横杆受均布载荷q1=F/1=9.228KN/m
其抗弯强度
斜支撑杆受压力F2= F/（2COSβ）=9228/（2*COS35°）=5632.7N
杆长1.7稳定性校核：
细长比
由钢结构设计规范附录C查a类截面轴心受压结构件的稳定系数
架管压应力
斜杆稳定满足要求。
其挂架的强度满足要求。
五、模板安装说明
（一）、安装方法：
1、将园端模板的1/4模板立在承台上，放稳后在吊装下一块1/4园端模板并用螺栓连接，连接时要不断调节测量，使得模板直径符合要求，然后吊装平模与园端模板连接，最后拼接另一端园端模板，拼接时要注意对角线要相等，宽窄尺寸符合要求，板缝平整，误差不超过安装要求。当第一层模板尺寸调节好后。再拼装下一层，不得随意拼装堆起，到最后在调节，造成模板互相挤压，无法调整。
（二）、模板安装的可靠性校核
根据《建筑工程大模板技术规程》（JGJ74-2003）(J270-2003)规定自稳角
P-大模板单位面积自重，P=1.35KN/m2，
K-抗倾倒系数，通常K=1.2
-风载标准值（kN/m2）

风荷载体型系数，取=1.3
-风压高度变化系数，取=1
-风速（m/s），重庆室外风速为1.4m/s（根据《建筑施工手册》我国主要城市气象参数表中查出
根据技术规范规定当验算结果小于10°时取α≥10°
空心墩外模的最小半径2.1m，1/4园端模板的弦高
h=R(1-cos45°)=2.1*(1-0.707)=0.615m
模板的高度为2m，模板的重心高为1.0m，由于模板坡度为40：1，重心水平偏移为e=1/40=0.025m，
将模型简化右下图，
则模板的自稳角应为模板的对角线与重心的夹角α=arctan[（h-2e）/H]
= arctan[（0.615-2*0.025）/2]
=15.7°＞[10°]
因此1/4端模放置是稳定的。
第一步安装稳定性是可靠的，第二部拼装后成了半圆稳定性更加可靠，第三部拼装平模模板时，由于平面面积小于圆弧段面积，小于圆端模板的0.6倍，这时其
模板的自稳角是α＞arctan0.4=21.8°＞[10°]
因此模板拼装过程中，是安全稳定的。
当模板组拼全部完成时的，按最高墩65m，模板重心在中心位置，最下边半径为4.52，其自稳角α=2arctan[2R/H]
=2 arctan[2*4.52/65]
=17°＞[10°]
模板的稳定是安全可靠。

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