实心桥墩模力学计算.docx
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实心桥墩模力学计算
京沪高铁实心墩柱模力学计算
一、模板强度、刚度检算及选材依据
1、力学分析工状说明：
a型：
6*2圆端等截面实心墩 b型：
6*2.3圆端等截面实心墩
c型：
6*2.5圆端等截面实心墩 d型：
6*2.8圆端等截面实心墩
e型：
6.68*3.48圆端变截面实心墩
墩柱模板面板全部采用厚6mm开平板，面板背肋全部采用[10，间距300。
横大肋高度方向间距750mm。
具体细节如方案图所示。
方案
（一）等截面墩柱模板采用起桁架对拉情况如下：
平板大肋附背肋用２*[14b，起桁架用[12、起桁架高度为720mm，中间斜撑用[8。
方案
（二）墩柱模板采用穿砼对拉情况如下：
a型：
4米面2*[14b横大肋最大荷载面积750（高度方向）*1450（宽度方向）。
b型3.7米面2*[14b横大肋最大荷载面积750（高度方向）*1300（宽度方向）。
C型3.5米面2*[14b横大肋最大荷载面积750（高度方向）*1200（宽度方向）。
d型3.2米面2*[14b横大肋最大荷载面积750（高度方向）*1050（宽度方向）。
E型3.2米面2*[14b横大肋最大荷载面积750（高度方向）*1050（宽度方向）。
一次性最大浇注高度取8m，入砼温度取10-15度。
高度方向浇注速度按2米/小时计。
2．浇砼最大侧压力计算：
砼容量r=24KN/m3
砼初凝时间t0＝200/（气温+15）＝8小时
塌落度取70mmk2=1.15k1=1.2
最大侧压力取Pmax=0.22rt0k1k2v1/2与Pmax1＝rH较小值
Pmax1＝24*8＝192KN/m2
Pmax=0.22×24×8×1.15*1.2×21/2*=82.4KN/m2
振捣砼对侧面模板的压力为4KN/m2
Pmax=82.4+4=86.4KN/m2
两者中取较小值F=86.4KN/m2
（2）混凝土有效压头高度h：
h=F/rc=86.4/24=3.6m
3、模板用料力学性能，用料选取及布置情况说明：
钢材的屈服点取215MPa抗拉强度取350MPa
W[10＝39.700cm3I[10=198.300cm4
W[14b＝87.1cm3I[14b=609.4cm4
W[12＝50.6cm3I[12=303.9cm4
面板取10cm板条简化为三等跨连续梁验算面板
W厚6＝1/6bh2=10*0.6*0.6/6=0.6cm3I厚6＝1/12bh3=10*0.6*0.6*0.6/12=0.18cm4
4、面板检算：
（厚6mm钢板荷载：
0.3米长，0.1米宽，考虑背肋型材腹板厚度，则面板间距按0.28cm计算。
）
厚6面板强度：
q＝86.4*0.1＝8.64KN/m
弯距＝0.1qL2=0.1*8.64*0.282=0.068KN.m
厚6面板应力＝0.068KN.m/0.6cm3＝113Mpa<215Mpa
厚6面板刚度：
变形＝0.677qL4/100EI＝0.677*8670*0.284/100*2000*0.18＝0.01cm＝1mm
5、竖肋检算：
（[10荷载：
0.75米长，0.3米宽）
q＝Ｐmax*Ｌ＝86.4*0.3＝25.92KN/m
弯距＝0.125qL2=0.125*25.92*0.752=1.82KN.m
[10：
应力＝1.82KN.m/39.7cm3＝45.8Mpa<215Mpa
变形＝5qL4/384EI＝5*259.2*754/384*2.1*107*198.3
＝4.1*1010/1.599*1012＝0.026cm＝0.26mm
6、平板骨梁检算（方案二）：
4米面2*[14b横大肋：
（荷载：
1.5米长，0.75米宽）
q＝Ｐmax*Ｌ＝86.4*0.75＝64.8KN/m
弯距＝0.125qL2=0.125*64.8*1.52=18.3KN.m
支架应力＝18.3KN.m/2*87.1cm3＝105Mpa<215Mpa
支架最大变形＝5qL4/384EI＝5*648*1504/384*2.1*107*2*609.4
＝1.64*1012/9.8*1012＝0.17cm＝1.7mm<1.5/500
大面能保证强度，因此小面不用计算。
等截面平板骨梁检算（方案一）：
等截面平板大肋起桁架计算：
桁架支架I总=I1+2I2+A1*L12+2A2*L22=69581
q＝Ｐmax*Ｌ＝86.4*0.75＝64.8KN/m
WX=I总/L2=1880cm3
最大弯距：
M=1/8qL2=1/8*64.8*52=202KNm
应力=M/Wx=202/1880=107mpa≤[F]=215mpa
有效压头高度h=3.6m，取桁架跨度L=5m用来计算最大挠度变形。
支架最大变形＝5qL4/384EI
＝5*64800*54/（384*2000*69581）
＝0.0038m＝3.8mm
7、螺栓强度验算：
四角对拉M24螺栓的有效直径为22mm考虑，按照1.5米跨度的荷载计算螺栓承受的拉力为：
荷载q=QL1=86.4*0.75=64.8KN/m
64.8*1.5/cos45/2=68.5KN＜215*3.14*112/1000=81.7KN
螺栓的拉伸变形量：
ΔL=NL/EA
N----新浇混凝土对模板侧面的最大侧压力（KN/m2）
L---螺栓的有效拉伸距离
A---螺栓的有效截面面积
ΔL=NL/EA
=（64.8*1.5/cos45/2）/（2*1011*3.14*0.0112）
=0.0009m=0.9mm
二、墩柱模板的质量要求和设计依据
1、面板全部要求铣边，板边直线度要求误差<0.5mm。
2、平板：
模板平整度、直线度不大于0.5mm/米，模板长、宽、高度几何尺寸误差<1mm，对角线误差<2mm。
圆弧板：
直径高度几何尺寸误差<2mm，目测圆弧度圆滑无平直感。
3、连接孔采用21*30顺长度长条孔，孔中心距砼面误差<0.5mm，孔间距误差<1mm，连接边与面板靠接严密，间隙<0.5mm。
保证模板每节间连接错台度<0.5mm和模板间的顺利对接。
4、模板与模板接缝处，拼装间隙<0.5mm，面板错台度<0.5mm，模板拼装后总体（长、宽、高）几何尺寸误差，等截面墩<1.5mm。
5、模板连接边与连接边、连接边与加强板、连接边与背肋端、四角对拉压点、龙骨拉接件点等吃力点全部采用满焊，背肋与面板靠接严密，间隙<1mm，隔200mm焊30mm。
划线焊接，以保证焊点的美观度，焊点焊缝要求饱满无夹碴弧坑等缺陷，焊点布置整齐美观。
6、所有钢材均采用大厂生产的钢材，符现行国家标准《碳素结构钢》中A3钢、45号钢等有关标准，结构用型钢均符合国家I级标准的要求。
7、考虑变截面部分需要零拼焊接量很大，因此我们采取合理的加工工艺，减少焊接变形和焊接残余应力，经校正达到《钢结构工程施工及验收规范》（GB50206-95）中有关规定。
8、将模板进行组拼检查和编号（特别是对这种比较复杂的墩柱，更要按照模板使用说明书的编号进行标识），以方便现场组拼使用。
9、模板加工好后砼面平整光洁，背面清除浮锈涂一道防锈漆，然后再喷涂面漆。
喷上编号标识后准备发货。
装运过程注意保护模板的砼面、板边、油漆等完好。
注：
以上为我们公司针对贵方墩柱要求制定的质量标准，都要比《公路桥梁施工技术规范》中对模板加工和组装的要求严格的多。
墩柱模板的设计依据
（1）根据施工方的正式墩柱施工图纸和相关技术交底质量要求；
（2）墩柱设计首先依据方便施工、方便拆模的前提下，通过力学验算进行选材，以达到保证强度、结构合理、节约钢材、方便施工的目的。
（3）设计符合《钢结构设计规范》GB50017-2003；
（4）符合中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工技术规范》
质量保证措施
一、质量控制
按照GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》的规定，做好质量文件的编制、填写、收集工作，做到质量文件齐全、数据真实可靠，及时提交来厂监理和监造人员审查。
并做好质量记录的归档和管理工作检验手段
序号
试验检验名称
主要仪器
标准依据
备注
1
尺寸检测
卷尺
设计标准
2
尺寸检测
钢板尺
设计标准
3
尺寸检测
游标卡尺
设计标准
4
平面度检测
水平靠尺及塞尺
设计标准
二、质量保证体系
本产品钢构件制造成立质量保证体系，按《质量手册》及其程序文件开展工作，各部门各负其责，共同保证产品质量的预期效果。
质量手册
章号：
0.9
标题：
质量管理体系机构图
版次/修订：
Ｂ/2
页码：
共1页第1页
质量管理体系机构图
总工室
三、制造过程中质量保证措施：
1、准备工作
模板方案设计过程，我们会与施工方进行充分的交流，掌握施工方的施工风格和施工过程中的特殊技术和质量要求，针对贵方施工工期紧张，任务量又大，我们会将施工顺序尽量掌握起来，以便在组织生产时能够尽可能作到与施工单位的顺序相协调。
并且在加工前将加工图纸报施工方进行审核，发现与原始图纸或施工过程不相符合的地方，马上改进，双方达成共识后，组织安排生产。
计划好质量控制关键点，将各关键点的责任落实到人，负责对所负责项目进行干前技术交底、干中检查和技术指导、干后全面检查。
设计好每个合同的工艺流程控制表格，各工序工作完毕进行自检和本工序负责人检验，转入下道工序的第一件事就是进行互检，先对上道工序的工件进行检查，合格件方可进行本工序。
形成环环相扣的质量控制流程。
我公司选择优秀的技术人员和工人进行加工制造，技术娴熟，配合密切，有十几年加工桥梁模板的经验。
焊接人员持证上岗。
在加工前对参于加工的所有技术人员和工人进行详细的技术交底，对每一个部分都进行详尽的解释，并派主要设计人员跟班作业。
正式焊接前，参加施焊的人员均进行试件焊接，检验合格后方可进入焊接岗位。
2、钢材的选择
钢材检验制度是保证模板工程的重要环节，因此，从材料的进料、试验、加工全过程进行严格监督。
材料进厂时认真核对质量证件、材料材质、尺寸规格、炉批号标记等是否与实物相符，并指定材料库管人员按炉批号标记存放在专用区，避免与其它产品用料相混。
原材料的选择和采购必须按设计要求进行操作。
需要对其外观进行检查，包括钢板、型材的厚度、外观尺寸和表面锈蚀度等项目，主要执行如下标准：
《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB709-88
《涂装前的钢板表面锈蚀等级和除锈方法》GB8923-88
《热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB706-88
《热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB707-88
《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GBT9787-88
3、焊材的选择
根据设计图纸提供的构件材料由主管工艺师选择相匹配的焊材，编制焊接工艺，焊材入厂前必须有齐全的质量证件及完整的包装。
对首次采用的焊材进行试用，评定结果报质量监督批准后使用。
焊接前首先确认材料及焊材是否进行了工艺评定，并应有工艺评定报告及焊接工艺；焊工是否持有相应焊工资格合格证，持证者是否在有效期内操作。
4、钢模板加工制作
按照JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的规定，进行焊接加工。
（1）钢材预处理：
钢材必须进行预处理，使表面无锈蚀现象，无油渍、污垢。
经过对钢材的预处理可以发现钢材的表面损伤，以及为下一步号料切割作好准备工作。
（2）钢材下料：
经预处理后的钢材使用剪板机、组合液压切割机、气割或半自动切割机按下料尺寸下料，以保证割件的质量。
下料前确认所需的材料品种，并应根据不同的加工工艺参照有关规定留出加工余量。
（3）铣边：
下料后的面板移至铣边机进行铣边，并进行编号，需要拼接的先拼接好。
待用的材料分别堆好，不得混堆。
（4）装配：
在装配前所有变形的材料都必须进行校正，以保证装配的顺利。
校正可用锤或机具进行。
装配前应将平台和胎膜清扫干净，平台上的图样应清晰将经校正的材料按样线放好，按规定留出焊接收缩量，并用卡具卡紧工件，然后用与正式焊接时用的焊条焊接出样品。
经质检人员检验合格后方可大批装配焊接。
（5）焊接：
焊接人员必须是经过培训并取得上岗证的人员。
同时必须严格按照规范和图纸中的有关结构施工说明进行施工。
面板在接板时通过一定的反变形措施来达到面板在接板焊接过程中出现的热变形。
将装配好的构件吊到胎架上，加反变形预紧。
对拼装构件用埋弧焊、手工电弧焊。
对筋板、模板等钢构件部分均采用CO2气体保护自动焊机施焊，因CO2焊熔深比手工电弧大，可减少施焊层数和角焊缝的焊脚尺寸，抗锈能力强，抗裂性能好，热影响区窄，能有效的减少焊接变形。
（6）矫正：
矫正工作要求具有丰富的实践经验和灵活使用的操作技巧的人员进行。
焊后的构件，进行机械或火焰矫正。
矫正是墩柱模板制作工序之一，它贯穿于整个制作的过程。
（7）最终尺寸检验：
按照图纸检验工艺及相关标准要求，对钢构件进行总体尺寸检查，并填写检验记录单。
（8）变截面墩柱模板的上下口还必须保证在与轴线垂直的水平面上，在工装上校平后，逐节逐节依次组拼试验拼缝严密度和错台度，并进行唯一性的编号标识。
（9）模板在加工、矫正、检验合格后要及时涂装。
涂装厚度必须满足设计要求。
喷漆之前，去除金属表面铁锈、焊渣、灰尘、水份等杂物，构件表面除锈等级应符合GB8923-88《涂料前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定。
除锈后，钢材表面涂装醇酸底漆，底漆干燥后再喷涂面漆（醇酸磁漆）。
使用涂装的涂料遵守图纸规定，每层厚度，逐层涂装间隔时间，涂料配制方法和涂装注意事项，严格按设计文件和涂料生产厂家的说明书规定执行。
（10）模板在厂内验收合格后运往施工工地，运输吊装时为防止模板边缘磕碰应用角钢把其包起来，这样钢丝绳就不会把模板边破坏，圆弧板为防止运输过程挤压变形，应用槽钢等撑起来，这样就不会变形了。
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