模板计算书002

一、计算依据

1.模板支撑体系尺寸 

模板竖肋间距:       300(mm)

后横肋间距:         1000(mm)

对拉螺栓间距:       1000 (mm)

  2、混凝土参数

混凝土浇筑高度:    4 (m)

每模混凝土数量：   24m3

混凝土浇筑速度:    2m/小时

混凝土浇筑温度:    20 (℃)

混凝土坍落度:      140～160 (mm)

3.材料参数 

模板面板：        δ=6mm钢模板。

模板纵肋：         [10槽钢

模板横肋：         [20槽钢: 

对拉螺栓：         M22螺栓

法兰：             δ12×80钢板

二、荷载计算

1、水平荷载统计

根据路桥混凝土的施工条件计算混凝土侧压力如下：

1.新混凝土对模板的水平侧压力标准值

按照《路桥施工计算手册》新浇混凝土对模板侧面压力，可按下列公式计算，得最小值：

当v/T≤0.035时：

h=0.22+24.9v/T

当v/T＞0.035时：

h=1.53+3.8v/T

式中 F------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）钢筋混凝土取25kN/m3。

     T------混凝土的温度（20°C）。

V------混凝土的浇灌速度（m/h）；现场提供的浇筑速度不大于为2 m/h。

K1------外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺缓凝外加剂取1.2，该工程取1.2。 

K2------混凝土坍落度影响系数，当坍落度小于100mm时，取1.10不小于100mm，取1.15。本计算方案以混凝土坍落度高度为180mm，取1.15。

v/T=2/20=0.1＞0.035

h=1.53+3.8v/T

=1.91m

=1.2*25*1.91

=57. 3kN/m2

F=53.3kN/ m2作为模板水平侧压力的标准值。

2.倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值

考虑倾倒混凝土产生的水平活载荷标准值取值4KN/m2（泵送混凝土）

     3.振捣混凝土时产生的水平荷载标准值

振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4KN/m2（作用范围在新浇筑的混凝土侧压力的有效压头高度之内）。

二、水平侧压力的荷载组合

1．总体水平侧压力的设计值为

F设=1.2*57.3+1.4*(4+4)=79.96KN/m2

   模板受力分析采用总体水平侧压力设计值

2．模板的变形分析采用新浇混凝土对模板水平侧压力的标准值

F标=57.3kN/m2

三、模板计算

一、主墩模板计算

    已知:墩身的最小截面为3000mm*2000mm矩形结构形式，选取3000mm*2000mm的平模板，面板为6mm厚钢板，竖肋为[10#槽钢间距300mm，横肋为[20#槽钢间距800mm，竖向连接孔之间加三角筋板；连接法兰为∠100*100*10mm的角钢，模板连接螺栓为M16*100，模板边角部斜拉杆为Φ25，中部对拉杆为Φ22；   图  抗滑桩悬臂段模板

1、材料容许应力 

板材根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：

Q235钢材（t≤16mm）：抗弯[σ]=215N/mm2；抗剪[τ]=125N/mm2。

2、面板计算

模板结构构件中的面板属于受弯构件，按连续梁计算。本工程中取竖肋间距最大的面板作为验算对象，进行强度、刚度计算。强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

由前述参数信息可知，竖肋间距最大为l=300 mm，且竖楞数为9，面板大于3跨。出于简化计算考虑，竖肋间距方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁进行计算，偏于安全。

面板计算简图

1）面板抗弯强度验算

三跨连续梁最大弯矩在支座处，其值为

M=0.1ql2

其中， M--面板计算最大弯距(N.mm)；        

       l--计算跨度(竖肋间距): l=300mm；        

       q--作用在模板上的侧压力线荷载，它包括:        

      新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×57.3×0.85=58.446kN/m；          

      倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×4.00×0.85=4.76kN/m；  

      q=q1+q2=62.53+4.76=63.21kN/m

则面板的最大弯矩：

M=0.1ql2=0.1*63.21*300*300=6.06×105N.mm

面板最大应力按下式计算：

      σmax=Mmax/Wx 

其中，σ--面板承受的应力(N/mm2)；       

      M--面板计算最大弯距(N.mm)；        

      W--面板的截面抵抗矩:W=bh2/6；

      b--面板截面宽度，h--面板截面厚度；        

W= 1000×60×60/6=6.0×105 mm3； 

面板的最大应力计算值：σ=M/W=6.06×105 /6×105 =1.01N/mm2；

面板的最大应力计算值σ=1.723N/mm2小于面板的抗弯强度设计值 [σ]=215N/mm2，满足要求。

2）、面板抗剪强度验算 

按三跨连续梁计算，其最大剪力值为：ν=0.6ql                               

  其中，ν—面板计算最大剪力(N)； 

        l--计算跨度(竖肋间距): l=300mm；

     q--作用在模板上的侧压力线荷载，由上面计算得值为63.21kN/m； 则面板的最大剪力：ν=0.6×63.21×300 =11377.8N

截面最大剪应力按下式计算:

τ=3v/2bh

其中， τ --面板承受的剪应力(N/mm2)；

       ν --面板计算最大剪力(N)：ν=11377.8N；

       b--构件的截面宽度(mm)：b=1000mm ；

       h--面板厚度(mm)： h=60mm；

则，τ=3×11377.8/(2×1000×60)= 0.284N/mm2

面板截面的受剪应力τ=0.284N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值［τ］=125N/mm2，满足要求。

3）、面板挠度的验算 

三跨连续梁，最大挠度计算公式如下: 

ω= ql4/150EI=0.667×ql4/100EI

其中，ω--面板最大挠度(mm)；

      q--作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m)：q=63.21kN/m；

      l--计算跨度(竖肋间距): l=300mm ；    

      E--面板弹性模量（N/mm2）：E=210000N/mm2 ；    

      I--面板截面的惯性矩(mm4)；I=bh3/12    

      I=1000×60×60×60/12=1.8×107mm4

面板的最大挠度计算值: ω=0.667×63.21×3004/(100×210000×1.8×107)=0.001mm；按横肋最大挠度计算值及竖肋挠度最大计算值0..1mm，0.57mm(分别见后面竖肋，横肋计算)得出，ω值取0.001+0.1=0.11，0.001+0.57=0.571 则最大挠度ω=0.571mm，小于面板最大容许挠度设计值 [ω]=1.5mm，满足要求。

2、平模竖肋验算 

模板结构构件中的竖肋属于受弯构件，本工程模板标准节高度为2.0m，竖肋间距为300mm，竖肋为[10#槽钢，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=39400mm3；I=1983000mm4； 

1）、竖肋抗弯强度验算                

最大弯矩M=1/8ql2   

其中，l--计算跨度(背楞间距): l=1000mm；        

      q--作用在竖肋上的侧压力线荷载，它包括:        

      新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×57.3×0.48=31.63kN/m；

      倾倒混凝土侧压力设计值q2: 4kN/m；                            

      q=q1+q2=31.63+4=35.63kN/m； 

竖肋的最大弯距：M=0.125×35.63×1000×1000=4.45×106N.mm； 

竖肋最大应力按下式计算

σmax=Mmax/Wx=4.45×106/39400=112.94N/mm2

竖肋的最大应力计算值σ=112.94N/mm2 小于竖肋的抗弯强度设计值 [σ]=215N/mm2，满足要求。

2）、竖肋抗剪强度验算  

最大剪力值为： 

V=0.5ql

l--计算跨度(背楞间距): l=1000mm；

q--作用在竖肋上的侧压力线荷载，由上面计算得值为35.63kN/m；

 则竖肋的最大剪力：ν=0.5×35.63×1000=17815.0N

τ=3v/2bh=3*17815.0/2*1274=20.97N/mm2

竖肋截面的受剪应力τ=20.97N/mm2 小于竖肋截面抗剪强度设计值 [fv]=215N/mm2，满足要求。

3）、竖肋挠度的验算 最大挠度计算公式如下:

ω=0.667×ql4/100EI

其中，q--作用在竖肋上的侧压力线荷载(kN/m)：q=35.63kN/m；    

      l--计算跨度(背楞间距): l=1000mm；    

      E—竖肋弹性模量（N/mm2）：E=210000N/mm2；    

      I—竖肋截面的惯性矩(mm4)；1983000mm4； 

竖肋的最大挠度计算值:ω=0.667×35.63 ×10004/(100×210000×1983000) =0.57mm； 

竖肋的最大挠度计算值ω=0.57mm 小于竖肋最大容许挠度设计值1000/500= 2mm，满足要求！

3、平模横肋验算 

平肋与竖肋相交，按简支梁计算。跨度取竖肋的最大跨度，受均布荷载作用。竖肋间距最大为l=300mm。横肋为双拼[20b#槽钢，截面惯性矩I和截面抵抗矩W按其布设方向分别为: W=191400mm3；I=19137000mm4；拉杆间距为1000mm，相当于1米跨简支梁。 

1）、横肋抗弯强度验算 

按三等跨连续梁计算，其值为

M=0.1ql2   

其中，l--计算跨度(背楞间距): l=1000mm；        

      q--作用在横肋上的侧压力线荷载，它包括:        

      新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×67.29=68.76kN；

      倾倒混凝土侧压力设计值q2: 4kN/m；                            

      q=q1+q2=68.76+4=72.76kN/m； 

横肋的最大弯距：M=0.1×72.76×1000×1000=0.73×108N.mm； 

   σmax=Mmax/2Wx=0.73×108/2*191400=190.7N/mm2＜允许弯矩215N/mm2，满足要求。

(2)挠度验算

    ω=0.667×ql4/100EI

其中，ω--最大挠度(mm)；

      q--作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m)：q=63.21kN/m；

      l--计算跨度(横肋间距): l=1000mm ；    

      E--弹性模量（N/mm2）：E=210000N/mm2 ；    

      I--截面的惯性矩(mm4)；I=19137000mm4；

最大挠度计算值: ω=0.667×63.21×10004/(100×210000×1.91×107)=0.1mm＜1000/500=2mm；

2）、横肋抗剪强度验算 

最大剪力值为： 

V=0.6ql

l--计算跨度(背楞间距): l=1000mm；

q--作用在竖肋上的侧压力线荷载，由上面计算得值为35.63kN/m；

 则横肋的最大剪力：ν=0.6×35.63×1000=21378N

τ=3v/2bh=3*109320/2*200*75=2.1373N/mm2

横肋截面的受剪应力τ=2.1373N/mm2 小于竖肋截面抗剪强度设计值 [fv]=215N/mm2，满足要求。

七、对拉拉杆强度验算 

     由拉杆的分布情况1000*1000，可知单根拉杆所承受的力为面积为1000*1000面板上的侧压力，即F=S×F1=1×1.0㎡×70kN/㎡=70kN. 

σ=F/Sr=70×103N/π*（27/2）2=119000/572.55=207.84MPa＜215MPa故强度够用。

    八、抗风验算

本工程处于洞头海峡，考虑到高空作业及安全要求，在阵风达到7级就暂停

施工，因此只考虑模板固定完成后没有浇筑混凝土前及在承台放置时的稳定性。

 1）荷载

根据《港口工程荷载规范（2010）》第11章第11.01条计算墩身风荷载，按式（11.0.1）计算：

           W=KK2W0     （11.0.1） 

  式中：W0 ——基本风压（KN/m2）W0 = V取最大风速 V=31m/s

        W0 =31*31/1600=0.6KN/m2 

        K2——风压高度变化系数，查表11.0.9 得K2 =1.8 （取高度30m处）

        K——风载体型系数，K=1.0

            W=KK2W0 

             =1.0×1.8×0.6

             =1.08KN/m2 

2）模板抗风稳定性验算   

模板按最不利工况为三节模板已拼装好，最下节模板作为抱箍考虑。模板发生倾斜面为最下节模板顶面拼接面。

模板风压力: F1=AW=6.0×2.5×2×1.08=32.4kN；

12级台风时，第二、三节模板产生的倾覆力矩：

M1= F1 h=32.4×2.5=81kN.m；

利用贯穿上下节模板桁架的19根[10槽钢克服倾覆力矩，（没有考虑拼接螺

栓的作用力）：[10槽钢拉力为p=215N/mm2*1274 mm2=273.9KN.

抵抗力矩： M2=19pL=26.6P

    满足模板稳定性必要条件是M2 > M1 

故26.6P≥81Kn，p≥3.05 Kn小于[10槽钢拉力为p=273.9KN，满足要求。

Ⅱ、工况二：位于承台顶面，三节模板已拼装好，第一次混凝土未浇筑前。对模板最不利工况为模板沿承台顶面发生倾斜或水平位移。

1）荷载

    W=1.08kN/m2 ；

2）抗水平位移验算     

在承台顶面沿墩身四周预埋工字钢I14，利用[10槽使模板背带与预埋工字钢I14a焊接成整体。

模板最大受风面积: A=6.0×3×2.5=45m2 

最大水平荷载：F=A×W=45×1.08=48.6kN；

[10槽能承受的拉力F1=Agσ=1274×215=273.9kN>48.6kN

故在每条边上预埋两根工字钢I14，且两根[10槽将预埋件与模板焊接成整体能满足要求。

3）抗倾覆验算  

风荷载的倾覆力为：F=1.08*6*2.5*3=48.6kN

风荷载力矩为：Wf=48.6*7.5/2=182.25kN.m

模板自重约：11470kg

模板自重抵抗力矩：WG=11470*9.8*0.7=78684kN.m

Wf ＜WG，满足要求。