墩身模板设计方案计算书

一､设计依据

1. 杭州湾跨海大桥“南引桥陆地区下部结构”施工图 2. 《建筑工程大模板技术规范》(JGJ74—2003) 3. 《钢结构设计规范》(GB50017—2003) 4. 现行公路桥涵设计､施工技术规范 二､墩身设计情况简介

杭州湾跨海大桥南引桥陆地区G02~G08桥墩设计均为矩形(圆端)截面,圆角半径50cm｡其中G02､G03､G04､G08截面尺寸为6x2.5m,截面面积14.785m2;G05~G07截面尺寸6x2.0m,截面面积11.785m2｡墩身高度G03最低,为6.366m;G04墩最高,为9.041m｡ 三､模板构造说明

考虑到墩身模板的通用性,以尺寸最大的G04墩为对象进行模板设计,模板沿竖向分成5节,螺栓连接,以适应不同高度桥墩｡每节横向模板2块;每侧端头模板分成3块,中间直线部分长50cm,使端头模板可用于厚度2.0m桥墩的施工;模板块与块之间通过螺栓连接｡

模型面板采用6mm厚钢板,竖向加劲为10#槽钢,间距30cm;横向加劲为6mm厚钢板,间距为53cm｡

加劲桁架结构:内侧横向加劲双槽钢采用的是热轧普通双12#槽钢,外侧采用采用双8号槽钢,里面弦杆为双50x5角钢,加劲桁架竖向间距为0.53m｡ 四､模板结构检算 1. 侧压力计算

倾倒混凝土时产生的荷载p1: 标准值:2KPa

新浇筑混凝土对模板侧面产生的荷载

① p1=0.22rt0k1k2v1/2;② p2=rh,取两者的最小值｡ r——混凝土的体密度,取24KN/m3; t0——新浇混凝土的初凝时间,暂取24h; k1——外加剂影响修正系数,取1.2;

k2——混凝土坍落度影响修正系数,取1.15; T——混凝土入模时的温度,200｡

V——混凝土浇筑速度,取值:混凝土分层浇筑厚度30cm,墩身截面积

14.785m2,即每层混凝土为4.4m3,每层混凝土浇筑､振捣约需25分钟,搅拌､运输混凝土设备配置足够,因此混凝土浇筑速度为0.72m/h｡

V/T=0.72/20=0.036>0.035

h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8x0.72/20=1.667m 将以上各值代入上述公式①､②中

p1=0.22x24x24x1.2x1.15x0.721/2=148KPa p2=24x1.667=40KPa

因此取p2=40KPa,取1.2安全系数,即Pmax=40x1.2+2=50KPa 2. 面板弯矩和挠度计算

外侧模面板计算弯矩和挠度时,应考虑其连续梁性质,用近似公式计算:

ql4均布荷载时:M=0.1 qL,f

128EI2

竖向加劲间距L=0. 3m

弯矩:M=qL2/10=50x0. 32/10=0.45KN*m 截面抵抗矩:W=1/6x1x0.0062=6x10-6m3 惯性矩:I=1/12x1x0.0063=1.8x10-8m4

弯曲应力:σ=M/W=0.45x103/(6x10-6)=75x106Pa=75MPa <[σ]=135MPa(强度合格)

挠度:f=qL4/(128EI)=50x103x0.34/(128x210x109x1.8x10-8) =0.84x10-3m=0.84mm(刚度合格) 3. 竖向加劲检算

模板竖向加劲采用10#槽钢,间距30cm,外侧加劲桁架的竖向间距0.53cm,即10#槽钢的跨度为53cm｡

ql4计算时也可按上述简化公式, 即: M=0.1 qL,f

128EI2

q500.315KN/m

M=0.1x15x0.532=0.421KN* m Q=0.5x15x0.53=3.975KN

M421100010.7MPa[]135MPa(结构安全) W39400QS3975235008.9MPa[]85MPa(结构安全)

Ib5.3198.3104ql4155304f0.022mm(满足要求)

128EI1282.1105198.3104

4. 加劲桁架计算

G04与其它墩比较尺寸最大,受力最不利,以此墩为例,采用ANSYS软件进行计算｡

在模板的设计中,刚度将起到控制作用(相对于强度),这里将对模板外面的加劲桁架的刚度进行计算｡

加劲桁架计算模型如下图所示:

计算中混凝土对模板的最大压力取P50KN/m2,然后根据加劲桁架的间距

换算成施加在桁架上的线荷载｡

加劲桁架模型计算参数:横向加劲双槽钢采用的是热轧普通双12#槽钢

(beam188单元),外侧采用采用双8号槽钢,里面弦杆为双50x5角钢(beam188单元)｡两边的约束采用固结约束,加劲桁架竖向间距为0.53m｡

计算图形结果如下:

最大变形图(图中单位:m)

应力图(图中单位:Mpa)

结果分析:

从上面的图形结果中可以看出,最大应力为80.7MPa,考虑0.7的受压折减系数,最大应力为:80.7/0.7=115.3MPa〈[σ]=135MPa｡最大变形为2.38mm,符合要求｡

结论:根据上述计算表明,墩身外模的强度､刚度均满足使用要求｡