墩柱模板计算

一、计算依据

1、《铁路桥涵设计基本规范》

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》

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；

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。

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=γt 0K 1K 2V 1/2

Pmax =γh 式中：

Pmax ------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2） γ------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； K2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm 时，取；50～90mm 时，取1；110～150mm 时，取。

Pmax=γt0K1K2V1/2=×25×8×××21/2= kN/m2 h= Pmax/γ=25=

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=～20.7m/s ； K1------风载体形系数，取K1=；

K2------风压高度变化系数，取K2=1； K3------地形、地理条件系数，取K3=1；

201W 1.6

V =max 72722

40kPa

1.62 1.6P υυ?===++

W=K1K2K3W0=×=

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； ① 新浇注混凝土对侧面模板的压力 ② 倾倒混凝土时产生的荷载 ③ 风荷载

荷载组合1：①+②+③ （用于模板强度计算）荷载组合2：① （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：

表1 模板杆件规格

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。

22011

W 20.7267.8Pa

1.6 1.6

V ==?=

立面侧面

平面

图2 墩帽模板有限元网格模型

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

[]max 71MPa<140MPa

σσ==，强度满足。

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

[]max 58MPa<140MPa

σσ==，强度满足。

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

[]max 24MPa<140MPa

σσ==，强度满足。

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。

6）拉杆强度计算

拉杆采用φ25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