墩柱模板计算书-midas-civil

附件四 墩柱模板计算书 一 计算依据 1 铁路桥涵设计基本规范 TB10002 1 2005 2 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南 TZ213 2005 3 铁路混凝土与砌体工程施工规范 TB10210 2001 4 钢筋混凝土工程施工及验收规范 GBJ204 83 5 铁路组合钢模板技术规则 TBJ211 86 6 铁路桥梁钢结构设计规范 TB10002 2 2005 7 铁路桥涵施工规范 TB10203 2002 8 京沪高速铁路设计暂行规定 铁建设 2004 9 钢结构设计规范 GB50017 2003 二 设计参数取值及要求 1 混凝土容重 25kN m3 2 混凝土浇注速度 2m h 3 浇注温度 15 4 混凝土塌落度 16 18cm 5 混凝土外加剂影响系数取 1 2 6 最大墩高 17 5m 7 设计风力 8 级风 8 模板整体安装完成后 混凝土泵送一次性浇注 三 荷载计算 1 新浇混凝土对模板侧向压力计算 混凝土作用于模板的侧压力 根据测定 随混凝土的浇筑高度而增加 当浇筑高度达到某一临界时 侧压力就不再增加 此时的侧压力即为新浇 筑混凝土的最大侧压力 侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效 压头 新浇混凝土对模板侧向压力分布见图 1 附件四 图 1 新浇混凝土对模板侧向压力分布图 在 铁路混凝土与砌体工程施工规范 TB10210 2001 中规定 新浇 混凝土对模板侧向压力按下式计算 在 钢筋混凝土工程施工及验收规范 GBJ204 83 中规定 新浇混 凝土对模板侧向压力按下式计算 新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算 Pmax 0 22 t 0K1K2V1 2 Pmax h 式中 Pmax 新浇筑混凝土对模板的最大侧压力 kN m2 混凝土的重力密度 kN m3 取 25kN m3 t0 新浇混凝土的初凝时间 h V 混凝土的浇灌速度 m h 取 2m h h 有效压头高度 H 混凝土浇筑层 在水泥初凝时间以内 的厚度 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 当塌落度小于 30mm 时 取 0 85 50 90mm 时 取 1 110 150mm 时 取 1 15 Pmax 0 22 t0K1K2V1 2 0 22 25 8 1 2 1 15 21 2 85 87 kN m2 h Pmax 87 87 25 3 43m max7240kPa1 6 P 附件四 由计算比较可知 以上两种规范差别较大 为安全起见 取大值作为 设计计算的依据 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 桥墩受风面积按桥墩实际轮廓面积计算 3 倾倒混凝土时产生的荷载取 4kN m2 四 荷载组合 墩身模板设计考虑了以下荷载 新浇注混凝土对侧面模板的压力 倾倒混凝土时产生的荷载 风荷载 荷载组合 1 用于模板强度计算 荷载组合 2 用于模板刚度计算 五 计算模型及结果 采用有限元软件 midas6 7 1 进行建模分析 其中模板面板采用 4 节 点薄板单元模拟 横肋 竖肋及大背楞采用空间梁单元模拟 拉筋采用只 受拉的杆单元模拟 模板杆件规格见下表 201W 6V 2201W0 76 8Pa 6V 附件四 表 1 模板杆件规格 杆件 型号 材质 面板 6mm 厚钢板 Q235 法兰 14mm 厚钢板 Q235 拉筋 直径 25mm 精扎螺纹钢 竖肋 10 号槽钢 Q235 横肋 10mm 厚钢板 Q235 大背楞 25 号双拼槽钢 Q235 1 墩帽模板计算 墩身厚 2 8m 1 有限元模型 墩帽模板有限元模型见图 2 图 3 墩帽模板中间流水槽处设一道水平拉筋 顶部高出混凝土面 100mm 处 顺桥长方向设 4 道水平拉筋 立面 侧面 平面 图 2 墩帽模板有限元网格模型 附件四 图 3 墩帽模板三维有限元模型 2 大背楞强度计算 大背楞采用 3 槽 25a 在荷载组合 1 作用下应力见图 4 图 4 大背楞应力图 强度满足 max71MP 40Pa 3 纵 横肋强度计算 墩帽模板纵横肋采用 100 10mm 钢板 其在荷载组合一作用下应力见 图 5 图 5 纵 横肋应力图 附件四 强度满足 max58MP 140Pa 4 面板强度计算 墩帽模板面板采用 6mm 钢板 其在荷载组合一作用下应力见图 6 图 6 面板应力图 强度满足 max24MP 140Pa 5 顶帽模板刚度计算 在荷载组合 2 作用下各节点位移见图 7 图 7 节点位移图 从图中看出 模板在荷载组合 2 作用下最大位移为 2mm 为顺桥方向 附件四 6 拉杆强度计算 拉杆采用 25 精扎螺纹钢筋 在模板中间流水槽位置水平设一道 高度方向设 3 层 通过计算可知 如只设一道拉杆 其最大拉应力为 284MPa 只能采用 精扎螺纹钢 如设二道拉杆 其最大拉应力为 177MPa 图 8 拉杆应力图 2 墩帽模板计算 墩身厚 2m 1 有限元模型 墩帽模板有限元模型见图 9 图 10 墩帽模板中间流水槽处设一道水平拉筋 顶部高出混凝土面 100mm 处 顺桥长方向设 4 道水平拉筋 立面 侧面 附件四 平面 图 9 墩帽模板有限元网格模型 图 10 墩帽模板三维有限元模型 2 大背楞强度计算 大背楞采用 2 槽 16a 在荷载组合 1 作用下应力见图 11 图 11 大背楞应力图 强度满足 max75MP 140Pa 3 纵 横肋强度计算 墩帽模板纵横肋采用 100 10mm 钢板 其在荷载组合一作用下应力见 图 12 附件四 图 12 纵 横肋应力图 强度满足 max89MP 140Pa 4 面板强度计算 墩帽模板面板采用 6mm 钢板 其在荷载组合一作用下应力见图 13 图 13 面板应力图 强度满足 max59MP 140Pa 5 顶帽模板刚度计算 在荷载组合 2 作用下各节点位移见图 14 附件四 图 14 节点位移图 从图中看出 模板在荷载组合 2 作用下最大位移为 1 7mm 为顺桥方 向 6 拉杆强度计算 拉杆采用 25 钢筋 在模板中间流水槽位置水平设一道 高度方向 设 3 层 通过计算可知 其最大拉应力为 142MPa 拉杆应力见下图 图 15 拉杆应力图 3 墩身模板计算 墩身厚 2 8m 1 有限元模型 墩身模板有限元模型见图 16 图 17 墩身模板中间流水槽处设一道水平拉筋 顶部高出混凝土面 100mm 处 顺桥长方向设 4 道水平拉筋 立面 侧面 附件四 平面 图 16 墩身模板有限元网格模型 图 17 墩身模板三维有限元模型 2 大背楞强度计算 大背楞采用 2 槽 25a 在荷载组合 1 作用下应力见图 18 图 18 大背楞应力图 强度满足 max91MP 40Pa 3 竖 横肋强度计算 墩身模板横肋采用 100 10mm 钢板 竖肋采用 10 号槽钢 其在荷载 组合一作用下应力见图 19 附件四 图 19 纵 横肋应力图max12MP 4 面板强度计算 墩身模板面板采用 6mm 钢板 其在荷载组合一作用下应力见图 20 图 20 面板应力图 强度满足 max35MP 210Pa 5 墩身模板刚度计算 在荷载组合 2 作用下各节点位移见图 21 图 21 节点位移图 附件四 从图中看出 模板在荷载组合 2 作用下最大位移为 3mm 为顺桥方向 6 拉杆强度计算 拉杆采用 25 精扎螺纹钢筋 在模板中间流水槽位置水平设一道 高度方向设 3 层 通过计算可知 在模板中间流水槽位置水平设一道拉杆其最大拉应力 为 271MPa 须采用 25 精扎螺纹钢 如设 2 道 其应力为 165 MPa 图 22 拉杆应力图 4 墩身模板计算 墩身厚 2m 1 有限元模型 墩身模板有限元模型见图 23 图 24 墩身模板中间流水槽处设一道水平拉筋 立面 侧面 平面 图 23 墩身模板有限元网格模型 附件四 图 24 墩身模板三维有限元模型 2 大背楞强度计算 大背楞采用 2 槽 16a 在荷载组合 1 作用下应力见图 25 图 25 大背楞应力图 强度满足 max104MP 140Pa 3 竖 横肋强度计算 墩身模板横肋采用 100 10mm 钢板 竖肋采用 10 号槽钢 其在荷载 组合一作用下应力见图 26 附件四 图 26 纵 横肋应力图 max20MP 4 面板强度计算 墩身模板面板采用 6mm 钢板 其在荷载组合一作用下应力见图 27 图 27 面板应力图 强度满足 max46MP 140Pa 5 墩身模板刚度计算 在荷载组合 2 作用下各节点位移见图 28 图 28 节点位移图 从图中看出 模板在荷载组合 2 作用下最大位移为 2mm 为顺桥方向 附件四 6 拉杆强度计算 拉杆采用 25 钢筋 在模板中间流水槽位置水平设一道 高度方向 设 3 层 通过计算可知 其最大拉应力为 124MPa 图 29 拉杆应力图 六 结论 计算模型中选取了 2m 及 2 8m 厚桥墩模板进行了计算 均满足强度及 刚度要求 因此在 2m 及 2 8m 范围内的模板易满足要求 墩身模板中间流水槽位置水平设一道拉筋 为统一规格 均采用 25 精扎螺纹钢 3m 高的模板竖向设 3 层 2m 及 1 5m 高的模板竖向设 2 层 间距 1m 1m 及 0 5m 高的模板竖向设 1 层 墩帽模板中间流水槽位置水平设一道拉筋 采用 25 精扎螺纹钢 竖向设 3 层 顶部高出混凝土面 100mm 处顺桥长方向设 4 道水平拉筋 水 平间距 0 5m 经计算 2m 及 1 5m 高桥墩模板横肋采用 10mm 厚钢板 其它可采用 8mm 厚钢板 按投标文件的要求在墩身模板中间流水槽位置水平设一道拉筋 经计 算得知拉杆的最大拉应力达到 284MPa 超过 Q345 钢材的容许拉应力 故 附件四 拉杆采用精扎螺纹钢 经有限元分析及构造要求 环肋应采用断横不断纵的方式 具体尺寸及构造详见桥墩模板方案图