花瓶型桥墩验算chai.doc

花瓶型桥墩定型钢模板计算
内容提要：对花瓶型桥墩采用的定型钢模板进行受力验算，以确保墩柱施工的安全。
关键词：花瓶型桥墩、定型钢模板、计算参数、模板计算、竖肋计算、小横肋计算、横向大肋计算、抗风计算
1、模板计算书
1.1、计算参数
1.1.1、模板采用厚6mm的定型钢模板，自重为0.047KN/㎡。钢模板的力学参数：极限强度[σ]=215Mpa，抗剪极限[T]=125Mpa,弹性模量E＝206000Mpa，容许挠度[v]＝1.5mm。
1.1.2、模板小横肋采用h=110mm，厚度为b=8mm的钢板，间距均为30cm, 弹性模量E＝206000Mpa，截面抵挡矩W=bh2/6=8×110×110÷6=16133mm3，惯性矩I＝bh3/12=8×110×110×110÷12=887333mm4，极限强度[σ]=215Mpa。
1.1.3、模板大横肋短边横肋采用280mm槽钢，槽钢的截面系数W=339.5×103mm3，惯性矩I=4752.5×104mm4，极限强度[σ]=215Mpa。
2.1.4、模板竖肋采用100mm槽钢，间距350mm，惯性矩I=198.3×104mm4，弹性模量 E＝210000Mpa，截面抵挡矩W=bh2/6=6×120×120÷6=14400mm3，极限强度[σ]=215Mpa。
1.1.5、模板外侧斜向支撑采用ø48钢管，抗压强度[f]=215N/mm2，回转半径i=160mm，截面积A=424mm2，截面抵挡矩W＝5080mm3，惯性矩I=121900mm4，极限强度[σ]=215Mpa。
1.1.6、施工荷载取2.5KPa，振捣荷载取2.0KPa，钢筋砼自重取25KN/m3，计算侧压力时砼自重取γ=24KN/m3。
1.1.7、螺栓的抗剪强度设计值fv=140Mpa。
1.2、模板计算
1.2.1、由于墩身外观为花瓶式，混凝土浇筑速度不宜过快，每次混凝土浇筑时间不少于4小时进行计算，施工温度为T=30℃，最大浇筑高度为6.0m，浇筑速度为v=6/4=1.5m/h
即砼浇筑速度在1.5m/h以下，新浇筑的普通砼作用于模板的侧压力按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）附录D有如下计算公式
Pm=0.22γ×t0×K1×K2×v1/2
γ----钢筋砼的容重，取24KN/m3
K1----外加剂影响系数,取1.0
K2----砼坍落度影响修正系数,当坍落度为50~90mm时,取1.0
v ----砼的浇筑速度m/h
按经验值，t0=200/(T+15)=200/45=4.444
则Pm=0.22×24×4.444×1×1×1.51/2=28.74KN/㎡
振捣混凝土时对侧模板的荷载取4.0Kpa
模板承受的最大侧压力p＝1.2×28.74+1.4×4=40.09KN/㎡
模板承受的线荷载：
按1米板宽的模板进行计算：
q=p×1=40.09KN/m，W=b×h2/6=4167mm3,I= b×h3/12=10417mm4
2.2.2、弯矩计算：
Mmax=0.1×q×l2=0.1×40.49×0.3×0.3=0.361KN.m
2.2.3、强度计算
截面应力σ=Max/W=0.361×1000000÷4167=86.63Mpa<[σ]=215Mpa
满足要求！
2.2.4、抗剪计算
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.6×40.09×0.300=7.22kN
截面抗剪强度计算值 T=3×7.22×1000/(2×1000.000×5.000)=2.17N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=125.00N/mm2
抗剪强度验算 T < [T]，满足要求!
2.2.5、挠度验算
v = 0.677ql4 / (100EI)
其中q取用Pm值，且不考虑分项系数，则q=40.49KN/㎡
v=0.677×40.49×3004÷(100×206000×10417)=0.58mm<[v]=1.5mm
满足要求！
1.3、竖肋计算
竖肋间距350mm，采用100mm槽钢，荷载q=Fh=40.09×350=14.03N/mm，100mm槽钢的截面系数W=39.66×103mm3，惯性矩I=198.3×104mm4，竖肋按三跨连续梁，利用弯矩分配法计算得弯矩。
1.3.1、强度验算
边跨中：M1=0.08ql2 =0.08×14.03×12=1.12kN.m
中跨中：M2=0.025ql2 =0.025×14.03×12=0.35kN.m
支点：M3=0.1ql2 =0.1×14.03×12=1.4kN.m
σmax===35.3N/mm2<215 N/mm2
满足要求。
1.3.2、挠度验算
w===0.337mm

1.4、小横肋的受力计算
模板小横肋采用h=110mm，厚度为b=8mm的钢板，间距均为30cm。底肋、顶肋连接处采用M22螺栓进行连接，螺孔的间距为1.0m。
横肋承受的线荷载：q= 40.09×0.3=12.03KN/m
1.4.1、弯矩计算
跨中最大弯矩：Mmax=q×l2/8=12.03×1.0×1.0÷8=1.50KN.m
截面应力σ=Mmax/W=1.50×1000000÷16133=92.98Mpa <[σ]=215Mpa
满足要求！
1.4.2、剪力计算
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.5ql=0.5×12.03×1.0=6.02kN
截面抗剪强度计算值　T=3×6.02×1000/(2×8×110)=10.26N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=125.00N/mm2
满足要求!
1.4.3、挠度计算
V=5q×l4÷(384EI)
其中q=40.09×0.3=13.36KN/m
V=5×13.36×10004÷(384×206000×887333)
= 0.95mm<[v]=l/400=1000/400=2.5mm
满足要求！
1.5、横向大肋计算
荷载q=Fh=40.09×1=40.09kN/m
2.5.1、墩柱短边横肋计算
短边宽为3.2m，有效梁长为2.2m，短边横肋采用280mm槽钢，槽钢的截面系数W=339.5×103mm3，惯性矩I=4752.5×104mm4
1.5.1.1、强度验算
跨中：M=0.125ql2 =0.125×40.09×2.22=24.25kN.m
R=0.5*3.2*40.09=64.14KN
σmax===35.71N/mm2<215 N/mm2
满足要求。
1.5.1.2、挠度验算
跨中部分挠度：w===0.61mm
2.5.2、墩柱长边横肋计算
长边横肋采用280mm槽钢，宽为5.92m，有效梁长为4.92m，槽钢的截面系数W=339.5×103mm3，惯性矩I=4752.5×104mm4
1.5.2.1、强度验算
边跨中：M1=0.08ql2 =0.08×40.09×4.92×4.92=77.62kN.m
中跨中：M2=0.025ql2 =0.025×40.09×4.92×4.92=24.25kN.m
支点：M3=0.1ql2 =0.1×40.09×4.92×4.92=97.02kN.m
σmax===142.89N/mm2<215 N/mm2
满足要求。
1.5.2.2、挠度验算
w===7.85mm＜L/400=4920/400=12.3mm
满足要求！
1.6、抗风计算
本工程地处广州地区，查建筑结构荷载规范（GB50009-2001）对应海拔高度6.6米，选用50年一遇查得风压为0.5KN/㎡，迎风模板受风面积AF为21㎡，模板投影面积A投为9.1㎡，高度为6.5米，在风荷载作用下，对模板产生的倾覆力WPh由模板自重力产生的抵抗力矩Qb/2来平衡，验算其稳定性。

1、模板自重：Nq=120KN
2、风荷载：W=W0UZUSβAF
其中风压力WO取500N/m2;风压高度变化系数UZ=1.2，体型系数US=1.3）===0.43，。
US=1.3×0.43×（1+1）=1.118
）=1.41
W=500×1.2×1.118×1.41×21=19862N
沿高度平均风载
Wp=
M风=946.8×7.8=7385.04N/m.
M抵=120000×1.4/2=84000N/m
M风﹤M抵 结论：结构安全。
3、结束语
经过验算，此套花瓶型桥墩定型模板的6mm钢板、模板的小横肋、模板的大横肋、模板的纵肋的强度、刚度均满足要求，可以保证桥墩施工的安全及质量。