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防撞墙模板计算书

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一、模板基本结构

本标段防撞墙模板组合钢模板,面板采用δ=5mm钢板,横肋采用厚度δ=6mm,宽100mm扁钢,间距为320mm;;中竖肋采用厚度δ=6mm,宽100mm扁钢,间距为305mm;连接竖肋采用厚度δ=8mm,宽100mm扁钢,间距为270mm;模板四角采用4个φ16mm拉杆对拉。具体详见模板设计图。

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二、荷载计算

1、振捣砼所产生的荷载

P1=4KN/m2,作用范围在有效压力高度之内。

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2、倾倒砼所产生的水平动力荷载

P2=2KN/m2,施工采用吊罐浇注。

3、根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)第309页公式D-1、D-2,按下列二式计算,取其中最小值:

P=0.22γt0β1β2V1/2

D—1

=0.22×25×200/(20+15)×1.0×1.15×1.01/2=36.1(kPa)

P=γH=25×1.18=29.5(kPa) D—2

取P =29.5(kPa)

根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)第66页表9.2.2进行荷载组合,考虑振动荷载4 kPa,倾倒砼所产生的水平动力荷载2kPa,则

Pmax=P1+P2+P3=4+2+29.5=35.5 kPa ,PMIN =P1+P2=4+2=6 kPa

其中:γ —砼容重,取γ=25kN/m3

t0—砼初凝时间,取t0=200/(T+15),T取值10℃。

β1—外加剂影响修正系数,不掺外加剂取β1=1.0,掺具有缓凝作用外加剂取β1=1.2,这里取1.0。

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β2—砼坍落度影响修正系数,坍落度小于3cm,取0.85,5cm~9cm时取1.0,11cm~15cm时取1.15,这里取1.15。

V—砼灌注速度(m/h),这里取1.0m/h。

H—砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度。

说明按1m/h的浇注速度,施工至防撞墙高度1.18m,模板侧压力从0线性递增至35.5kPa。

混凝土侧压力分布模型如下图

三、面板计算

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选面板小方格中最不利的情况计算,即三面固定,一面简支。计算简图如下:

1、强度验算

lx=305mm,ly=320mm,h=5mm(板厚)

lx/ly=0.95,查建筑结构静力计算手册P218表4-21,泊桑比μ=0时,查表得: Mxmax=0.0252,Mymax=0.0172,fmax=0.00172,MXO=-0.0631,Myo=-0.0558。

取1mm宽的板条作为计算单元,荷载为:

q=Pmax×1×10-3=35.5N/m

支座弯矩:

0

M支x=Mx

q

L2x=-0.0631×35.5×0.3052=-0.208N.m

0M支y=Myq

L2y=-0.0558×35.5×0.322=-0.203N.m

查《桥涵施工计算手册》第727页,附表2-2,面板的截面系数为:

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11W=6bh2=6×1×5×5=4.17mm3

应力为:

σ=Mmax/W=0.208 /(4.17×10-9)=49.9MPa<145MPa 验算通过。

跨中弯矩:

2M中=Mqlxxx =0.0252×35.5×0.3052=0.083Nm

2M中=Mqlyyy=0.0172×35.5×0.322=0.063Nm

钢板的泊松比=0.3,故需换算:

Mxv=

M中xM中y+=0.083+0.3×0.063=0.102Nm

Myv=

M中yM中x=0.063+0.3×0.083=0.088Nm +

应力为:

σ=Mmax/W=0.088/(4.17×10-9)=24.5MPa<145MPa 验算通过。

2、挠度验算

计算抗变形能力仅考虑新浇筑混凝土对模板的侧压力,q=P3=0.0295 N/mm2,最大

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挠度按下式计算:

Vmax= fmax×ql4/BC

式中,刚度BC=Eh3/12(1-μ2)(其中弹性模量E=2.1×105N/mm2,板厚h=5mm,泊桑比μ=0.3),计算得BC=2.4×106 N·mm。

Vmax=0.00172×0.0295×3054/(2.4×106)=0.18mm<[V]=lx/500=0.61mm

面板挠度满足要求。

四、横肋计算

横肋为δ=6mm,间距为320mm,可以简化为受均布荷载两端铰接的简支梁。如图所示:

图)

1、强度验算

q=Pmax×0.32=35.5×0.32=1.14×104(N.m)

M=ql2/8=1/8×1.14×104×0.3052=133(N.m)

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W=1/6bh2=1/6×0.6×100=10cm3

I=1/12bh3=1/12×0.6×1000=50cm4

σ=M/W=133/(10×10-6)=133MPa<[σ]=145MPa 强度验算通过。

2、挠度计算:

f=5×1.14×104×0.3054/(384×2100×50)=0.12mm<0.mm 刚度验算通过。

五、竖肋计算

竖肋为δ=6mm、间距为305mm和δ=8mm、间距为270mm两种,现以最不利位置计算,取δ=6mm、间距为305mm位置竖肋计算,可以简化为受均布荷载两端铰接的简支梁。如图所示:

图)1、强度验算

q=Pmax×0.305=35.5×0.305=1.08×104(N.m)

M=ql2/8=1/8×1.08×104×0.322=138.24(N.m)

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W=1/6bh2=1/6×0.6×100=10cm3

I=1/12bh3=1/12×0.6×1000=50cm4

σ=M/W=138.24/(10×10-6)=138MPa<[σ]=145MPa 强度验算通过。

2、挠度计算:

f=5×1.08×104×0.324/(384×2100×50)=0.14mm<0.mm刚度验算通过。

六、对拉螺杆验算

由模板设计图纸可知,模板下部的对拉螺杆受力最大,以此处拉杆作验算。

对拉螺栓选用M16。拉杆布置最大面积为:0.77m×0.84m。

A=0.77×0.84=0.65m2

Pmax=35.5kPa

P=35.5×0.65=12.43kN< [P]= 24.5kN 验算通过。

七、外模板悬挑杆计算

外模板加固是通过用一根长70cm[10槽钢一端连接内模底部,一端悬挑外模板,中间支撑在内模板上。每一块模板(即1.25m)设置一根槽钢,模板加固图和杆件简化示意

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图如下:

模板加固图

32.232.2F2

模型简化图

F132.232.2FF2

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模型受力图

M1.9KN.M

挑梁弯矩图

1、强度计算

F=F1+F2, F1= F2 , F2=F外模+F砼,

F外模=130×10=1.3kN,

F砼=V×γ=0.125×1.25×1.18×25=4.6KN

F2=F外模+F砼=1.3+4.6=5.9KN,F=F1+F2=11.8KN

M跨中= F2×L/2=5.9×0.322=1.9KN.m

2、[10槽钢

(1)截面面积:12.74cm2;

(2)理论重量:10.00kg/m;

(3)截面惯性矩:Ix=198.3cm4;

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(4)截面抵抗矩:Wx=39.4cm3。

σ=M/W=1.9×103/(39.4×10-6)=48.2MPa<[σ]=145MPa 强度验算通过。

2、挠度计算

f=FL3/48EI=11.8×103×0.43/(48×2.1×105×106×1.98×10-6) =0.16mm<1.288mm

刚度验算通过。

八、模板吊点计算

模板起吊时,最重起吊物品为130kg(单个外模板),外模板上设置两个吊点,吊点用φ16的钢筋弯制,选用φ10mm钢丝绳,由于模板较轻根据经验,受力均满足要求。

九、吊篮受力计算

吊篮示意图

吊篮由四个轮子支撑在箱梁上,主要受竖向压力。同时吊篮整体有以外侧轮子(靠近

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防撞墙侧)为支点倾覆的趋势,故需要验算其抗倾覆能力。现以吊篮外侧轮子为坐标原点建立坐标系平行于箱梁横截面的轴为x轴,其中防撞墙侧为x轴正方向(如图所示)。吊篮内最多允许站两人,假设两人质量为200kg。

设配重块重心X坐标为X1=-2m,质量为m1=1000kg;

轮子连同其上支架重心X坐标为X2=-1m,质量为m2=340.8kg;

5m横梁重心X坐标为X3=0.5m,质量为m3=71kg;

竖向4.5m工字钢和人梯重心X坐标为X4=3,质量为m4=211kg;

篮子重心X坐标为X5=1.5m,质量为m5=242kg;

工作人员重心X坐标为X6=3,质量为m6=200kg;

则X重心=S总/( m1+ m2+ m 3+ m 4+ m 5+ m 6)

=(m1*x1+……+m6*x6 )/ ( m1+ m2+ m 3+ m 4+ m 5+ m 6)

=(-2*1000-1*340.8+0.5*71+3*211+1.5*242+3*200)/(1000+340.8+71+211+242+200)

=-0.34<0

根据吊篮要保持平衡,到外侧轮子中心线的负力矩要大于正力矩,经计算-0.34<0,说明重心在外侧轮子内侧,故吊篮不会倾覆,满足施工要求。

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