哈大客运专线模板受力计算分析.docx
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哈大客运专线模板受力计算分析
哈大客运专线中交二航局二分部
计算分析
北京奥宇模板有限公司设计部
2008.01.018
哈大客运专线中交二航局二分部
一、分析计算内容:
1、桥墩模刚度分析
2、桥墩模连接件强度分析
二、分析计算依据
1、钢结构设计规范:
GB50017-2003
2、建筑工程大模板技术规程:
JGJ74-2003
3、全钢大模板应用技术规程:
DBJ01-89-2004
4、建筑施工计算手册
三、模板设计构件规格及布置
1、面板:
δ6
2、肋:
10#
槽钢,布置间距275mm~300mm
3、边框:
扁钢100×12
4、背楞:
桁架
四、荷载分析
1、计算假定
墩柱浇注速度为2m/h;重力密度24KN/m3,坍落度10cm,混凝土入模温度10度。
假设:
混凝土的浇注速度为2m/h
混凝土的温度T=10°
外加剂影响修正系数
β1=1.2
坍落度影响修正系数
β2=1.15
混凝土的湿重度
ν=24KN/M3
混凝土的初凝时间t0可按下式求得:
t0=200/(T+15)
2、基本荷载
(1)砼最大侧压力按如下浇筑条件:
水平侧压力标准值:
F1=0.22ν×[200/(T+15)]×β1×β2×V1/2
=0.22×24×[200/(10+15)]×1.2×1.15×21/2
F1=82.5KN/M2
F2=v×H
F2=24×4=96KN/m2
水平侧压力取值F1=82.5KN/M2=0.083N/mm2
(2)因墩柱截面尺寸较大,振捣混凝土荷载、浇筑混凝土荷载均为局部荷载,在本计算书中不考虑;
(3)为了与变形计算中数据协调,荷载分项系数在结果中加入。
五、桥墩模强度、刚度验算分析
1、面板分析
(1)计算单元选取,在最大侧压力区选择1mm宽度分析:
I面=
=18(
mm4)
w面=
=6(
mm3)
(2)受力简图:
仅按平模分析基本为连续多跨,这里偏大按连续三跨分析,L=300-43=257
(3)强度分析
=0.083N/mm2×1mm=0.083N/mm
M面=0.1×
L2=0.1×0.083×2572=548.2N·mm
σ=M面/W面=548.2×1.2/6=109.64N/mm2<[σ]=215N/mm2
(4)刚度分析
=0.083N/mm2
=
=
=0.66(mm)<[
]=0.8mm
故面板刚度合格。
2、肋刚度分析(按两端悬臂单跨向支梁分析)
(1)基本数据
对10#槽钢
I肋=1.983×106mm4
W肋=3.966×104mm3
因背楞宽度为
b=2×58+50=166
L=1200-b=1034
m=400-
=317
(2)受力简图:
按两端肋承载宽度=300+300/2=450mm分析
=450×0.083=37.4N/㎜
(3)强度分析
肋下端为悬臂,最大弯距在下端支座处
M中跨中=
=
=3742992N·mm
σ=M肋/W肋=3742992/3.966×104=94.377N/mm2
<[σ]=215N/mm2
(4)刚度分析
λ=
=0.31
5-24λ2=2.694
-1+6λ2+3λ3=-0.334
=
=
=0.7(㎜)<[
]=0.7㎜
=
=
=-0.447(㎜)<[
]=0.7㎜
故肋刚度合格。
3、边框刚度分析(也按两端悬臂单跨简支梁分析)
(1)基本数据
=
=1.0×106mm4
=200
=200×0.083=16.6(N/㎜)
(2)受力简图
(3)刚度分析
=
=
=0.646㎜<[
]=0.7㎜
=
=
=0.39(㎜)<[
]=0.7㎜
故边框刚度合格。
4、桁架背楞分析
(1)由于在整个2.0m高度模板中设置2榀桁架,故假定每根肋的作用了一半作用在桁架上,即受力分别为:
9.004KN、25.863KN、22.087KN、22.741KN
23.845KN、25.164KN、23.348KN
(2)计算简图:
(3)桁架杆件稳定性验算:
本计算过程中,假定施工时,未进行其他有效固定,仅将四边背楞设为整体钢片;
①不直接承受荷载的桁架弦杆(即下弦杆),最大内力杆件的内力为拉力356.458KN,弯矩为5.650KN·m,选用材料为双[12#;
a)基本数据:
对于双[12#
A=3138mm2
W=61.7×103×2=123100mm3
b)强度分析
σ=(356458/3138+5650000/123400)×1.2=191.26N/mm2
<[σ]=215N/mm2
②直接承受荷载的桁架弦杆(即上弦杆),最大内力杆件的内力为压力390.946KN,弯矩为10.270KN·m,选用材料为双[14b#;
a)基本数据:
对于双[12#
A=4262mm2
W=87.1×103×2=174200mm3
i=53.5mm
桁架间每段弦杆长度为960mm
λ=960/53.5=17.9
查表得φ=0.976
b)强度分析
σ=[390946/(4262×0.976)+10270000/174200]×1.2
=183.527N/mm2<[σ]=215N/mm2
④圆端背楞,最大内力杆件的内力为拉力152.016KN,弯矩为24.682KN·m,选用材料为双[18#;
a)基本数据:
对于双[18#
A=5858mm2
W=152.2×103×2=304400mm3
b)强度分析
σ=(152016/5858+24682000/304400)×1.2
=128.441N/mm2<[σ]=215N/mm2
⑤外腹杆,最大内力杆件的内力为拉力195.526KN,选用材料为双[12#;
a)基本数据:
对于双[12#
A=3138mm2
W=123400mm3
b)强度分析
σ=195526×1.2/3138=
=74.771N/mm2<[σ]=215N/mm2
⑥受拉内腹杆,最大内力杆件的内力为拉力212.92KN,选用材料为双L63×8;
a)基本数据:
对于双L63×8
A=1903mm2
W=7.75×103×2=15500mm3
b)强度分析
σ=212920×1.2/1903=
=134.264N/mm2<[σ]=215N/mm2
⑦受压内腹杆,最大内力杆件的内力为拉力184.312KN,选用材料为双L63×8;
a)基本数据:
对于双L63×8
A=1903mm2
W=7.75×103×2=15500mm3
i=19mm
桁架间每段弦杆长度为960mm
λ=960/19=50.63
查表得φ=0.89
b)强度分析
σ=184312×1.2/(1903×0.89)
=130.589N/mm2<[σ]=215N/mm2
⑧斜对拉螺栓,最大内力杆件的内力为拉力33.328KN,选用材料为高强T28螺栓;
a)基本数据:
对于高强T20螺栓
A=254.47mm2
b)强度分析
σ=33328×1.2/254.47
=157.164N/mm2<[σ]=180N/mm2
(4)桁架整体刚度
在未进行其他防止跑模措施时,桁架最大位移点位移为21.79mm,施工方可采用模板底角加固、揽风绳拉固、脚手架适当顶撑等措施,有效防止位移;
桁架采用由中国建筑科学研究院电子计算中心研制的PMCBC软件计算,软件计算输出文件附后;
六、结论
1、按照柱墩模板设计方案所选δ6面板,10#槽钢肋,100×12扁钢边框,以及960mm高桁架背楞刚度合格,符合《全钢大模板应用技术规程》DBJ01-89-2004相关要求。
2、桥墩模选择对拉栓组件强度安全。
3、模板应用条件
(1)当t≥10ºC时砼浇注速度V≤2m/h;
(2)因施工现场其他不可预见性因素存在,建议施工时,混凝土浇注速度控制在1.5m/h以内。
4、经计算后,模板2m标准节每延米高度重量约3500Kg。