一、基本资料:
1.桥墩模板的基本尺寸
桥墩浇筑时采用全钢模板,模板由平面模板和半弧模板对接组成,模板设计高度为9m,面板为h=6㎜厚钢板;竖肋[8#,水平间距为L1=30cm;横肋为6mm厚钢板,高8cm,竖向间距L2=50cm;背楞为双根[10#槽钢,纵向间距为:75cm;外加双根[16#槽钢为外抱箍L=150CM吊钩为Ф20圆钢。砼最大浇筑高度9m。模板如图1和图1-1所示。
图1
2.材料的性能
根据《公路桥涵施工技术规范JTJ041-》和《公路桥涵钢结构设计规范》的规定,暂取:
砼的重力密度:26 kN/m3;砼浇筑时温度:20℃;砼浇筑速度:2m/h;掺外加剂。
钢材取Q235钢,重力密度:78.5kN/m3;容许应力为145MPa,不考虑提高系数;弹性模量为206GPa。吊勾的最大允许应力为50MPa
3.计算荷载
对模板产生侧压力的荷载主要有三种:
1)振动器产生的荷载:4.0 kN/m2;或倾倒混凝土产生的冲击荷载:4.0km/m2;二者不同时计算。
2)新浇混凝土对模板的侧压力;
荷载组合为:强度检算:1+2; 刚度检算:2 (不乘荷载分项系数)
当采用内部振捣器,混凝土的浇筑速度在6m/h以下时,新浇的普通混凝土作用于模板的最大侧压力可按下式计算(《桥梁施工工程师手册》P171杨文渊):
(1)
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:P-新浇混凝土对模板产生的最大侧压力(kPa);
h-有效压头高度(m);
v-混凝土浇筑速度(m/h);
T-混凝土入模时的温度(℃);
-混凝土的容重(kN/m3);
k-外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取k=1.0,掺缓凝作用的外加剂时k=1.2;
根据前述已知条件:
因为: v/T=2.0/20=0.1>0.035,
所以 h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.1=1.91m
最大侧压力为:=1.2×26×1.91=59.59kN/㎡
检算强度时荷载设计值为: 1.2×59.59+1.4×4.0=77.91 kN/m2;
检算刚度时荷载标准值为: 59.59 kN/m2;
4.检算标准
1)强度要求满足钢结构设计规范;
2)结构表面外露的模板,挠度为模板结构跨度的1/400;
3)钢模板面板的变形为1.5mm;
4)钢面板的钢楞、柱箍的变形为3.0mm;
二、面板的检算
1.计算简图
面板支承于横肋和竖肋之间,横肋间距为50cm,竖肋间距为30cm,取横竖肋间的面板为一个计算单元,简化为四边嵌固的板,受均布荷载q;则长边跨中支承处的负弯矩为最大,可按下式计算:
(2)
式中:A-弯矩计算系数,与有关,可查《建筑结构静力计算手册》(中国建筑工业出版社1974)P291表4-4得A=0.0829;
-分别为板的短边和长边;
-作用在模板上的侧压力。
板的跨中最大挠度的计算公式为:
(3)
式中:B-挠度计算系数,同样查表4-4得B=0.00253;
Bc=,E为弹性模量,为板厚,为泊桑比;
N/m
2.强度计算
由式(1)可得,板的最大弯矩为:
-0.0829×77.91×0.32×0.6=-0.349 kN.m
板的抗弯模量: m3
面板强度满足要求。
3.刚度检算
面板刚度满足要求。
三、竖肋的检算
1.计算简图
竖肋采用[8槽钢,简化为支承在背楞上的多跨连续梁,背楞间距为75cm,连续梁承受30cm宽的均布荷载,则:
图4 竖肋的计算简图
2.强度计算
实际竖肋是跨度0.5m的10跨简支梁,为查手册方便,近似按5跨连续梁计算,查表得最大弯矩系数为0.105,最大剪力系数0.606。跨中最大弯矩为:
=0.105×23.373×0.52=0.613 kN.m
[8槽钢的截面特性: mm3 mm4
竖肋强度满足要求。
3.刚度检算
为安全起见,仍按简支梁计算挠度,则:
若按连续梁精确计算跨中最大挠度为0.045mm。 竖肋刚度满足要求。
四、横肋的检算
1.计算简图
横肋采用10mm钢板,高h=8cm,支承于竖肋上,可简化跨度为0.3m的简支梁,承受60cm宽的均布荷载,则:
2.强度计算 图5 横肋的计算简图
跨中最大弯矩为:
=0.125×46.75×0.32=0.526 kN.m
竖肋的截面特性: mm3 mm4
横肋强度满足要求。
3.刚度检算
横肋刚度满足要求。
4.稳定性检算
根据钢结构规范的要求,加劲肋的厚度,b为外伸宽度。
稳定性满足要求
五、背楞的检算
1.计算简图
背楞采用两根[10的槽钢,背楞的支撑点为斜对拉螺栓,水平最大间距为0.75m,可简化跨度为1.452m的简支梁,承受竖肋传递的集中荷载,则: 图6 背楞的计算简图
2.强度计算
跨中最大弯矩为:
=0.75×35.5-0.9×14.2=13.8 kN.m
背楞的截面特性: mm3 mm4
背楞强度满足要求。
3.刚度检算
换算为承受均布荷载的简支梁计算挠度,换算后的均布荷载为37.5kN/m,
背楞刚度满足要求。
六、对拉螺栓的检算
拉杆采用T38的螺栓,A=5.606cm2,承受背楞传递的荷载P,如右图所示,则:
图7 对拉螺栓的计算简图
对拉螺栓的强度满足要求
七、吊勾的检算
吊勾采用Ф20圆钢,截面面积A=314.2㎜2,每块大模板上安装两个吊钩,模板总重为31.108 kN,动载系数取1.3,则P=1.3×31.108=40.44 kN,
= P/A=40440/(4×314.2)=32.18MPa<[]=50 MPa
吊勾的强度满足要求