墩柱模板计算书midascivil.docx
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墩柱模板计算书midascivil
墩柱模板计算书
一、计算依据
1、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
2、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）
3、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）
4、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》（GBJ204-83）
5、《铁路组合钢模板技术规则》（TBJ211-86）
6、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
7、《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）
8、《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设[2004]）
9、《钢结构设计规范》（GB50017—2003）
二、设计参数取值及要求
1、混凝土容重：
25kN/m3；
2、混凝土浇注速度：
2m/h;
3、浇注温度：
15C；
4、混凝土塌落度：
16〜18cm;
5、混凝土外加剂影响系数取1.2;
6、最大墩高17.5m;
7、设计风力：
8级风；
8、模板整体安装完成后，混凝土泵送一次性浇注。
三、荷载计算
1、新浇混凝土对模板侧向压力计算
混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑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。
新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。
图1新浇混凝土对模板侧向压力分布图
在《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算：
在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》（GBJ204-83）中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算：
新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算：
Pmax=0.22Y0K1K2V1/2
Pmax=Y
式中：
Pmax新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）
Y-----混凝土的重力密度（kN/m3）取25kN/m3
t0新浇混凝土的初凝时间（h）;
V混凝土的浇灌速度（m/h）;取2m/h
h有效压头高度；
H------混凝土浇筑层（在水泥初凝时间以内）的厚度（m）;
K1——外加剂影响修正系数，掺外加剂时取1.2;
K2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm时，取0.85;
50〜90mm时，取1;110〜150mm时，取1.15。
Pmax=0.22Y°K1K2V1/2=0.22X25x8X1.2X1.15x21/2=85.87kN/m2
h=Pmax/Y=87.87/25=3.43m
由计算比较可知：
以上两种规范差别较大，为安全起见，取大值作为设计计算的依据。
2、风荷载计算
风荷载强度按下式计算：
W二K1K2K3W0
W------风荷载强度（Pa）；
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W0——基本风压值（Pa）,8级风风速v=17.2〜
20.7m/s;
K1------风载体形系数，取K1=0.8;
K2------风压高度变化系数，取K2=1;
K3——地形、地理条件系数，取K3=1;
W0—V2—20.72267.8Pa
1.61.6
W=K1K2K3W0=0.8X267.8=214.2Pa
桥墩受风面积按桥墩实际轮廓面积计算。
3、倾倒混凝土时产生的荷载取4kN/m2。
四、荷载组合
墩身模板设计考虑了以下荷载；
1新浇注混凝土对侧面模板的压力
2倾倒混凝土时产生的荷载
3风荷载
荷载组合1:
①+②+③（用于模板强度计算）
荷载组合2:
①（用于模板刚度计算）
五、计算模型及结果
采用有限元软件midas6.7.1进行建模分析，其中模板面板采用4节点薄板单元模拟，横肋、竖肋及大背楞采用空间梁单元模拟，拉筋采用只受拉的杆单元模拟。
模板杆件规格见下表：
表1模板杆件规格
杆件
型号
材质
面板
6mm厚钢板
Q235
法兰
14mm厚钢板
Q235
拉筋
直径25mm精扎螺纹钢
竖肋
10号槽钢
Q235
横肋
10mm厚钢板
Q235
大背楞
25号双拼槽钢
Q235
1、墩帽模板计算（墩身厚2.8m）
1）有限元模型
100mm
墩帽模板有限元模型见图2〜图3
墩帽模板中间流水槽处设一道水平拉筋，顶部高出混凝土面处顺桥长方向设4道水平拉筋
立面
侧面
图2墩帽模板有限元网格模型
图3墩帽模板三维有限元模型
2）大背楞强度计算
大背楞采用3槽25a，在荷载组合1作用下应力见图4
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图4大背楞应力图
max71MPa<14°MPa，强度满足。
3）纵、横肋强度计算
墩帽模板纵横肋采用100xiQmm钢板，其在荷载组合一作用下应力
见图5
图5纵、横肋应力图
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max58MPa<140MPa，强度满足。
4）面板强度计算
墩帽模板面板采用6mm钢板，其在荷载组合一作用下应力见图6
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图6面板应力图
max24MPa<140MPa，强度满足。
5）顶帽模板刚度计算
在荷载组合2作用下各节点位移见图7。
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图7节点位移图
从图中看出，模板在荷载组合2作用下最大位移为2mm，为顺桥方向
6）拉杆强度计算
拉杆采用©25精扎螺纹钢筋，在模板中间流水槽位置水平设一道，高度方向设3层。
通过计算可知，如只设一道拉杆，其最大拉应力为284MPa，只能采
用精扎螺纹钢。
如设二道拉杆，其最大拉应力为177MPa。
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2、墩帽模板计算（墩身厚2m）
1）有限元模型
墩帽模板有限元模型见图9〜图10。
墩帽模板中间流水槽处设一道水平拉筋，顶部高出混凝土面100mm
处顺桥长方向设4道水平拉筋。
立面
平面
图9墩帽模板有限元网格模型
图10墩帽模板三维有限元模型
2）大背楞强度计算
大背楞采用2槽16a，在荷载组合1作用下应力见图11
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图11大背楞应力图
3）纵、横肋强度计算
墩帽模板纵横肋米用100x10mm钢板，其在荷载组合一作用下应力
见图12
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图12纵、横肋应力图
max89MPa<140MPa，强度满足。
4）面板强度计算
墩帽模板面板采用6mm钢板，其在荷载组合一作用下应力见图13
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图13面板应力图
max59MPa<140MPa，强度满足。
5）顶帽模板刚度计算
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在荷载组合2作用下各节点位移见图14
图14节点位移图
从图中看出，模板在荷载组合2作用下最大位移为1.7mm，为顺桥方向。
6）拉杆强度计算
拉杆采用©25钢筋，在模板中间流水槽位置水平设一道，高度方向设3层。
通过计算可知，其最大拉应力为142MPa。
拉杆应力见下图。
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图15拉杆应力图
3、墩身模板计算（墩身厚2.8m）
1）有限元模型
墩身模板有限元模型见图16〜图17
墩身模板中间流水槽处设一道水平拉筋，顶部高出混凝土面100mm
处顺桥长方向设4道水平拉筋。
平面
图16墩身模板有限元网格模型
图17墩身模板三维有限元模型
2）大背楞强度计算
大背楞采用2槽25a，在荷载组合1作用下应力见图18
图18大背楞应力图
max91MPa<14°MPa，强度满足。
3）竖、横肋强度计算
墩身模板横肋采用100x1Qmm钢板，竖肋采用10号槽钢，其在荷载
组合一作用下应力见图19
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4）面板强度计算
图19纵、横肋应力图
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图20面板应力图
max35MPa<210MPa，强度满足。
5）墩身模板刚度计算
在荷载组合2作用下各节点位移见图21
图21节点位移图
从图中看出，模板在荷载组合2作用下最大位移为3mm，为顺桥方向
6）拉杆强度计算
拉杆采用©25精扎螺纹钢筋，在模板中间流水槽位置水平设一道，高度方向设3层。
通过计算可知，在模板中间流水槽位置水平设一道拉杆其最大拉应力为271MPa，须采用©25精扎螺纹钢。
如设2道，其应力为165MPa
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图22拉杆应力图
4、墩身模板计算（墩身厚2m）
1）有限元模型
墩身模板有限元模型见图23〜图24。
墩身模板中间流水槽处设一道水平拉筋。
平面
图23墩身模板有限元网格模型
图24墩身模板三维有限元模型
2）大背楞强度计算
大背楞采用2槽16a，在荷载组合1作用下应力见图25。
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图25大背楞应力图
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104MPa<
140MPa，强度满足。
3）竖、横肋强度计算
墩身模板横肋采用100x1Qmm钢板，竖肋采用10号槽钢，其在荷载
组合一作用下应力见图26
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图26纵、横肋应力图
4）面板强度计算
墩身模板面板采用6mm钢板，其在荷载组合一作用下应力见图27
图27面板应力图
讪46MPa<140MPa，强度满足。
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5）墩身模板刚度计算
在荷载组合2作用下各节点位移见图28
图28节点位移图
从图中看出，模板在荷载组合2作用下最大位移为2mm，为顺桥方向
6）拉杆强度计算
拉杆采用©25钢筋，在模板中间流水槽位置水平设一道，高度方向设
3层。
通过计算可知，其最大拉应力为124MPa
图29拉杆应力图
六、结论
计算模型中选取了2m及2.8m厚桥墩模板进行了计算，均满足强度及刚度要求，因此在2m及2.8m范围内的模板易满足要求。
墩身模板中间流水槽位置水平设一道拉筋，为统一规格，均采用©25精扎螺纹钢；3m高的模板竖向设3层，2m及1.5m高的模板竖向设2层,间距1m,1m及0.5m高的模板竖向设1层。
墩帽模板中间流水槽位置水平设一道拉筋，采用©25精扎螺纹钢，竖向设3层，顶部高出混凝土面100mm处顺桥长方向设4道水平拉筋，水平间距0.5m。
经计算，2m及1.5m高桥墩模板横肋采用10mm厚钢板，其它可采用8mm厚钢板。
按投标文件的要求在墩身模板中间流水槽位置水平设一道拉筋，经计算得知拉杆的最大拉应力达到284MPa，超过Q345钢材的容许拉应力，故拉杆采用精扎螺纹钢。
经有限元分析及构造要求，环肋应采用断横不断纵的方式。
具体尺寸及构造详见桥墩模板方案图。
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