本工程施工所用模板主要用在箱涵的侧墙和顶板及桥墩和桥台，采用大模板可大大节省模板材料，加快施工进度。本工程箱涵侧墙及桥墩桥台高度约为3.5m，一般可以用一块或二块大钢模成型。

1.1.1 新浇混凝土对模板侧面的压力计算

在进行侧模板及支承结构的力学计算和构造设计时，常需计算新浇混凝土对模板侧面的压力。混凝土作用于模板的压力，一般随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界值时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇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。

采用内部振捣器，当混凝土浇筑速度在6.0m/小时以下时，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，可按以下二式计算，并取二式中的较小值。

Pm=4+1500KSKwV1/3/（T+30） （3-1）

Pm=25H （3-2）

式中：Pm——新浇混凝土的最大侧压力（KN/m2）；

T——混凝土的入模温度（ºC）；

H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）；

KS——混凝土坍落度影响修正系数。当坍落度为50～90mm时取1.0，为110～150mm时取1.15；

KW——外加剂影响修正系数。不掺外加剂时取1.0，掺有缓凝作用的外加剂时取1.2；

V——混凝土的浇筑速度（m/h）。

已知混凝土墙高为3.5m，采用坍落度为120mm的普通混凝土，浇筑速度为2.5m/h，浇注入模温度为30ºC，则作用于模板的最大侧压力及有效压头高度为：

查表得：KS =1.15，  KW =1.2

由公式（3-1），Pm=4+1500×1.15×（1.2）1/3/（30+30）=34.6 KN/m2

由公式（3-2），Pm=25×3.5=87.5KN/m2

取较小值，故最大侧压力为34.6 KN/m2。有效压头高度为：h=34.6/25=1.4m。

1.1.2 模板拉杆计算

模板拉杆用于连接内、外两组模板，保持内、外两组模板的间距，承受混凝土侧压力和其它荷载，使模板有足够的刚度和强度。本工程模板拉杆采用对拉螺栓，采用3号圆钢制作。其计算公式为：

F=PmA

式中：F——模板拉杆承受的拉力（N）；

Pm——混凝土的侧压力（N/m2）；

A——模板拉杆分担的受荷面积（m2），其值为A=a×b（a为模板拉杆的横向间距，b为模板拉杆的纵向间距，单位均为m）。

已知混凝土对模板的侧压力为34.6 KN/m2，a=0.6m，b=0.75m

拉杆承受的拉力为：F=34600×0.6×0.8=16608N

查表得：直径为M14螺栓容许拉力为17800N＞16608N，满足要求。

1.1.3 钢面板的计算

大模板的面板被纵横肋分成许多小方格或长方格，根据方格长宽比例，可把面板当作单向板或双向板考虑。当作单向板时，可将板视作三跨或四跨连续梁计算，当作双向板时，可根据小方格的两边长度，求得它的内力。

(1).  板的正应力

按下式验算：σ=Mmax/W≤f

式中：W——板的截面抵抗矩，W =bh2/6（b为板单位宽度，取1mm，h为钢板厚度）；

(2).  最大挠度验算

Wmax=KfPl4/B0

式中：Wmax——板的最大挠度；

P——混凝土的最大侧压力，=50KPa；

l——面板的短边长；

B0——构件的刚度，B0=Eh2/[12（1-v2）]，（E——钢材的弹性膜量，取2.1×105Mpa，h——钢板的厚度，v——钢板的泊松系数，取0.3，Kf——挠度计算系数）。

当Wmax≤[W]=l/500，满足要求。否则，需调整钢板厚度或肋的间距。

1.1.4 横肋的计算

横肋支承在竖向大肋上，可作为支承在竖向大肋上的连续梁计算，其跨距等于竖向大肋的间距。横肋上的荷载为：

q=Ph （P——混凝土的侧压力；h——横肋之间的水平间距）。

1.1.5 竖向大肋的计算

竖向大肋通常用两根槽钢制成，为将内、外模板连成整体，在大肋上每隔一定距离穿上螺栓固定，计算时，可把竖向大肋视作支承在穿墙上的两跨连续梁。

大肋下部荷载：q1=Pl1（P——混凝土的侧压力；l1——大肋之间的水平间距）。

大肋上部荷载：q2= q1l2/2100（l2——上部穿墙螺栓之间的竖向间距）。

1.1.6 实例计算

大模板采用5mm钢板，构造尺寸为H×L=3750×6200，竖向小肋采用扁钢-60×6，间距S=490，横肋采用槽钢[8，间距h=300mm，h1=350mm，竖向大肋采用2根槽钢组合2[8，间距l=1370mm，a=400mm，穿墙螺栓间距为l1=1050mm，l2=1450mm，l3=250mm。试验算该大模板的强度与挠度。（取大模板的最大侧压力Pmax=50KPa）

1.  面板验算

(1).  强度验算

选面板区格中三面固结、一面简支的最不利受力情况进行计算。

Ly/lx=300/620=0.61，查表得，KMX0=-0.0773，KMY0=-0.1033，KMX=0.0153，KMY=0.0454，Kf=0.00403。

取1mm宽的板条作为计算单元，荷载为：

q=0.05×1=0.05N/mm

求支座弯矩：

MX0= KMX0×q×lX2=-0.0773×0.05×3002=-348N·mm

MY0= KMY0×q×lX2=-0.1033×0.05×3002=-465N·mm

面板的截面系数W=bh2/6=1×52/6=4.167mm3

应力为：σMAX=Mmax/W=465/4.167=112N/ mm2＜215 N/ mm2，满足要求。

求跨中弯矩：

MX= KMX×q×lX2=0.0153×0.05×3002=69 N·mm

MY= KMY×q×lX2=0.0454×0.05×3002=204 N·mm

钢板的泊松比v=0.3，故需换算

MX（v）= MX+ vMY =69+0.3×204=130 N·mm

MY（v）= MY +0.3 MX =204+0.3×69=225 N·mm

应力为：σMAX=Mmax/W=225/4.167=54N/ mm2＜215 N/ mm2，满足要求。

(2).  挠度验算

B0=Eh2/[12（1-v2）]=2.1×105×53/[12×（1-0.32）]=24×105 N·mm

Wmax=KfPl4/B0=0.00403×0.05×3004/（24×105）=0.680mm

f/l=0.680/490=1/720＜1/500，满足要求。

2.  横肋计算

横肋间距为300mm，采用，支承在竖向大肋上。

荷载  q=Ph=0.05×300=15 N/mm

[8的截面系数W=25.3×103mm3，惯性矩I=101.3×104mm4。

横肋为两端带悬臂的三跨连续梁，利用弯矩分配法计算出最大弯矩Mmax=2554000 N·mm

(1).  强度验算

σMAX=Mmax/W=2554000/25.3×103=101 N/ mm2＜215 N/ mm2，满足要求。

(2).  挠度验算

悬臂部分挠度w =ql4/（8EI）=15×4004/（8×2.1×105×101.3×104）=0.226mm

w/l=0.226/400=1/1770＜1/500，满足要求。

跨中部分挠度

w =ql4（5-24λ2）/（384EI）

=15×13704×[5-24×（400/1370）2]/ （384×2.1×105×101.3×104）

=1.911mm

w/l=1.911/1370=1/717＜1/500，满足要求。

3.  竖向大肋计算

选用2[8，以上、中、下三道穿墙螺栓为支承点，W=50.6×103mm3，惯性矩I=202.6×104mm4。

大肋下部荷载：q1=Pl=0.05×1370=68.5N/mm。

大肋上部荷载：q2= q1l2/2100=（68.5×1450）/2100=47.3 N/mm。

大肋为一端带悬臂的两跨连续梁，利用弯矩分配法计算得最大弯矩为Mmax=7310200 N·mm

(1).  强度验算

σMAX=Mmax/W=7310200/50.6×103=144 N/ mm2＜215 N/ mm2，满足要求。

(2).  挠度验算

悬臂部分挠度w =ql4/（8EI）=68.5×2504/（8×2.1×105×202.6×104）=0.079mm

w/l=0.079/250=1/3165＜1/500，满足要求。

跨中部分挠度

w =ql4（5-24λ2）/（384EI）

=68.5×10504×[5-24×（250/1050）2]/ （384×2.1×105×202.6×104）

=1.855mm

w/l=1.855/1050=1/566＜1/500，满足要求。

以上分别求出面板，横肋和竖向大肋的挠度，组合挠度为：

面板与横肋组合  w=0.680+1.911=2.591＜3mm

面板与竖向大肋肋组合  w=0.680+1.855=2.535＜3mm，均满足施工对模板质量的要求。

1.1.7 模板及支撑的投入

本工程使用模板部位主要为箱涵和桥台，选用厚度为5mm的钢板，构造尺寸为H×L=3750×6200，竖向小肋采用扁钢-60×6，间距S=490，横肋采用槽钢[8，间距h=300mm，h1=350mm，竖向大肋采用2根槽钢组合2[8，间距l=1370mm，模板拉杆采用Φ14钢筋（对拉螺栓），横向间距为0.6m，纵向间距为0.8m。外侧墙模板支撑采用ф48钢管斜撑，内墙模板采用ф48钢管对撑，顶板采用门式脚手架（含顶托和底托）支撑。根据施工总体部署，各安排2个施工队进行箱涵的施工和1个施工队进行桥梁的施工。

1.  模板投入计算

按照设计要求，外环路共有2个箱涵，每个箱涵的长度约60m；中部快线有2个箱涵，每个箱涵的长度约30m；本标段共有2座桥梁，每座桥梁有2个桥台，桥台的长度约60m。

外环路箱涵施工队模板用量为：

（60+10）m×21.0 m2 /m（每米箱涵模板用量）=1470.0 m2

换算成模板块数： 1470.0 m2÷23.25 m2/块=块

中部快线箱涵施工队模板用量为：

（30+10）m×42.0 m2 /m（每米箱涵模板用量）=1680.0 m2

换算成模板块数： 1680.0 m2÷23.25 m2/块=73块

桥梁施工队模板用量为：

（60+10）×2m×7.0 m2 /m（每米箱涵模板用量）=980.0 m2

换算成模板块数： 980.0 m2÷23.25 m2/块=43块

故本工程模板总用量为：180块。

2.  支撑用量

钢管支撑也根据模板投入相应配备三套周转使用，外侧墙模板支撑采用ф48钢管斜撑，按3排/1.2m（箱涵平均5.0m/排，桥台平均10.0m/排）计算，内墙模板采用ф48钢管对撑，按3排/1.2m计算，则支撑钢管总用量为：

 [70m÷1.2m] ×（2×3×5.0+3×4.0×2）+ [110m÷1.2m] ×（2×3×10.0）=8650.0m

箱涵顶板采用门式脚手架（含顶托和底托）支撑，按18片/1.5m计算，则门式脚手架总用量为：

 [110m÷1.5m] ×18=1320片。

2012年3月10日星期六下载本文