墩身模板设计计算书
1、设计依据
⑴《公路工程技术标准》(JTJ001-97);
⑵《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);
⑶《公路桥涵钢结构木结构设计规范》(JTJ025-86)。
2、设计要求
混凝土施工时,模板强度和刚度满足《公路桥涵钢结构木结构设计规范》(JTJ025-86)。
主要采用拉杆平衡混凝土内部膨胀压力。
3、墩柱混凝土施工基本情况假设
墩柱混凝土施工基本情况假设:
⑴、 墩身高度在3-60m,最小截面面积1.33m2;
⑵、 混凝土初凝时间t0=12个小时;
⑶、 混凝土浇筑采用混凝土地泵进行,混凝土浇筑速度V=25m3/小时。
⑷、 混凝土坍落度取为150mm。
4、模板的基本受力情况
4.1、混凝土的最大侧压力
采用内部振捣器时,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力,可按下列二式计算,并取二式中的较小值:
F0.22rcto12V12 ⑴
FrcH ⑵
参数取值如下:
F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(KN/㎡)
rc—混凝土的自重密度(KN/m),
3to—新浇混凝土的初凝时间(h),
V—混凝土的浇筑速度(m/h),
1—外加剂影响系数,不掺外加剂时取为1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取为1.2
2—混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取为0.85;50-90mm时,取
为1.10;110-150mm时,取为1.3。
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面总高度取H=6.75m
F0.22rcto12V12=0.22*25*12*1.2*1.3*2.611/2=166.34KN/㎡
FrcH=25*6.75=168.75KN/㎡
按取最小值,故最大侧压力为166.34KN/㎡。
考虑到安全及动载的影响,还要乘以综合系数1.3。所以最大侧压力为:
FMax=1.3F=1.3*166.34=216.24KN/m2=0.22N/mm2。
4.2面板计算
4.2.1强度变形应力计算
模板面板采用6mm厚 Q235钢板,四周焊接,属于四边简支板。
根据弹性薄板的研究理论,对于四边简支的板与短边之比(la/ lb)接近2时,荷载的绝大部分将沿板的短跨方向(高度方向)传递,沿长跨方向传递的荷载将不足6%。la/ lb之比值越大,向la跨度方向传递的荷载越小。通常就把长宽比≥2的周边板视作短跨承受荷载的单向板(单边板)来设计,对长宽比<2的周边支承板(双向板)来设计。
根据《公路桥涵设计手册》(基本资料),对于钢板,泊桑比μ=0.3,弯矩按照下式计算:
Mx=Mx+My ⑶
My=My+Mx ⑷
面板单元长度a=60cm,宽度b=30cm, la/ lb=60/30=2≥2, 按照短跨承受荷载的单向板来计算。
可以直接取面板单元计算,挠度
ql4f=0.00236BC ⑸
式中:
L─取为a、b较小值;
BC─单位板宽的刚度,可以按照下式计算:
Eh3BC=12(12) ⑹
其中,h为板的厚度,E为弹性模量,μ为泊桑比。
公式⑹计算结果为: 3.9564×103 。
公式⑸计算结果:
ql4147.110310.254l44f=0.002360.002363.41710(510)3BC5003.956410
强度满足要求。
qa
4.2.2中心饶度验算:
面板的最大挠度:
maxqb4k23Eh ⑺
其中:E—钢材的弹性模量,E210
5bh
maxqb4300k230.5Eh=<600mm。
刚度满足要求。
4.3肋板计算
竖肋选用[8/[10,间距为300mm。
载荷密集度:q=Fl=0.13*300=39N/mm。
33截面抗弯模量:W19.0810mm。
44I127.3710mm惯性矩:
a、强度验算
最大弯矩:
Mmaxql215.3650024.8105N/mm488
应力计算:
maxMmax4.81052352225.16N/mm156.7N/mmW19.081031.5
满足要求。
b、刚度验算
最大饶度:
max5ql4515.3650044000.049mm0.854384EI384210127.3710<500mm。
刚度满足要求。
4.4对拉螺栓计算
计算拉杆承受的拉力:PFmaxS
PFmaxS48.14.53.225698.05KN
假定采用钢制M18螺栓,M18的容许拉力为:
PoS179.820133.5KN
能承受的总拉力为33.5×24=804KN>698.05KN。
其中:δ为普通螺栓的抗拉极限强度,S为螺栓的有效面积。
满足要求
5、综上所述,模板强度、刚度满足要求。
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