爬模计算书汇编.docx
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爬模计算书汇编
丰都二桥液压爬模计算书
编制：
邱安泉
审核：
夏正洋
江苏良工建筑模板有限公司
2012.5
一.编制计算书遵守的规范和规程：
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《钢结构设计规范》（GBJ50017-2003）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
《建筑施工计算手册》江正荣编著
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
二.爬模组成:
爬模由预埋件、附墙装置、导轨、支架、模板及液压动力装置组成。
三.计算参数：
1.塔肢液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为:
模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台
最大允许承载3KN/m（沿结构水平方向）
爬升装置工作平台
最大允许承载0.75KN/m（沿结构水平方向）
模板后移及倾斜操作主平台
最大允许承载1.5KN/m（沿结构水平方向）
2.除与结构连接的关键部件外，其它钢结构剪力设计值为：
FV=125KN;拉力设计值为：
F=215KN;
3.爬模的每件液压缸的推力为100KN（即10t）。
4.自爬模爬升时，结构砼抗压强度不低于15MPa。
5.假定模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台
宽度为8米，则施工荷载为24KN。
6.假定爬升装置工作平台
宽度为8米，则施工荷载为6KN。
7.
假定模板后移操作主平台
宽度为8米，则施工荷载为12KN。
8.假定分配到单位机位的模板宽度为4米，高度为4.65米，则模板面积为18.6平米。
9.分配到单位机位的模板自重为12KN。
10.假定最大风荷载为2.5KN/平米，作用在模板表面，侧沿模板高度方向风荷载为2.5×3=7.5KN/米。
11.假定单个机位系统总重为50KN，含支架、平台、跳板、液压设备及工具。
四.用计算软件SAP2000对架体进行受力分析：
1.支架稳定性验算
确定支架计算简图:
按以上计算参数取值，通过计算软件SAP2000绘制轴力、弯矩、剪力和约束反力如下：
轴力图弯矩图
剪力图约束反力图
各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:
杆件号
轴力KN
弯矩KN.M
剪力KN
备注
1-2
89.76
38.90
94.10
2-3
161.68
22.53
43.12
3-4
-147.71
0
0
1-4
119.42
93.04
37.49
1-5
164.92
54.14
93.50
6-8
98.48
35.98
26.48
7-8
-137.56
0
0
7-9
-7.50
33.85
30.78
注：
显然，若以上杆件满足要求，其它杆件必定满足要求，故可不作分析。
约束反力：
V=93.50KN
N=164.92KN
R2=124.42KN
因受拉杆件远远满足要求，只需对受压杆件进行失稳验算，3-4、7-8、7-9为受压杆，对3-4、7-8进行稳定性验算，7-9轴力很小，不作计算。
分板结果如下图：
杆件号
内力
规格
截面积mm2
长细比
稳定系数
应力值
3-4
-147.71
φ160X5.0
2419.03
55
0.833
73.31
7-8
-137.56
φ114X5.0
1712.17
50
0.856
93.86
各杆件轴向应力均小于强度设计值f=215mm2故满足要求。
1-4杆件最大剪应力：
τ=37.49×1000/7248=5.18（N/mm2）
1-4杆件受弯最大应力：
σ=M/W=（93.04×1000000）/467510=199.02（N/mm2）
[（τ/125）2+（σ/215）2]1/2=0.927＜1符合要求.
6-8杆件与模板紧贴在一起，6-8杆件的弯矩实际上可认为由模板承担，因模板刚度很大，完全可不记其变形，故6-8杆件符合要求。
五.埋件、重要构件和焊缝计算：
1.单个受力螺栓设计抗剪100KN，抗拉150KN，验算时，只需验算结果小于设计值就可。
2.单个埋件的抗拔力计算：
根据《建筑施工计算手册》,按锚板锚固锥体破坏计算
埋件的锚固强度如下:
假定埋件到基础边缘有足够的距离，锚板螺栓在轴向力F作用下，螺栓及其周围的混凝土以圆锥台形从基础中拔出破坏（见右图）。
分析可知,沿破裂面作用有切向应力τs和法向应力δs,由力系平衡条件可得：
F=A（τssinα+δscosα）
由试验得：
当b/h在0.19～1.9时，α=45°，δF=0.0203fc,代入式中得：
F=（2×0.0203/sin45°）×√π·fc[（√π/2）·h2ctg45°+bh]
=0.1fc（0.9h2+bh）
式中fc—————混凝土抗压强度设计值（15N/mm2）;
h—————破坏锥体高度（通常与锚固深度相同）（400mm）;
b—————锚板边长（80mm）.
所以F=0.1fc（0.9h2+bh）
=0.1×15（0.9×3102+80×400）
=177.73（KN）
埋件的抗拔力为F=177.73KN>150KN,故满足要求。
3.锚板处砼的局部受压抗压力计算：
根据《混凝土结构设计规范》局部受压承载力计算：
FL≤1.35βCβLfcALn
βL=√Ab/AL
式中FL————局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（KN）
fc—混凝土轴心抗压强度设计值；（15N/mm2）
βC—混凝土强度影响系数；（查值为0.94）
βL—混凝土局部受压时的强度提高系数；
（2）
AL—混凝土局部受压面积；（mm2）
ALn—混凝土局部受压净面积；（80×80mm2）
Ab—局部受压计算底面积；（mm2）
所以：
FL≤1.35βCβLfcALn
=1.35×0.94×2×15×6400
=243.65KN>150KN,故满足要求。
4.受力螺栓的抗剪力和抗拉力的计算：
材料：
40Cr
受力螺栓为M42螺纹，计算内径为:
d=36mm；
截面面积为：
A=πd2/4=1017.4mm2;
单个机位为双埋件，单个埋件的设计剪力为：
FV=100KN;设计拉力为：
F=150KN;
受力螺栓的抗压、抗拉、抗弯强度查表可知：
抗拉屈服强度f=785N/mm2，抗剪强度为：
fV=400N/mm2.
根据计算手册拉弯构件计算式计算：
.抗剪验算：
τ=FV/A=100×103/1017.4=98.28N/mm2.抗拉验算：
σ=F/A=150×103/1017.4=147.44N/mm2[（τ/348）2+（σ/640）2]1/2=0.39＜1符合要求.
5.爬锥处砼的局部受压抗剪力计算：
根据《混凝土结构设计规范》局部受压承载力计算：
FL≤1.35βCβLfcALn
βL=√Ab/AL
式中FL————局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（KN）
fc————混凝土轴心抗压强度设计值；（15N/mm2）
βC————混凝土强度影响系数；（查值为0.94）
βL————混凝土局部受压时的强度提高系数；
（2）
AL————混凝土局部受压面积；（mm2）
ALn————混凝土局部受压净面积；（4508mm2）
Ab————局部受压计算底面积；（mm2）
所以：
FL≤1.35βCβLfcALn
=1.35×0.94×2×15×4508
=171.57KN>100KN,满足要求。
6.导轨梯档的抗剪力计算：
根据图纸，单个梯档的焊缝长度为320mm,焊高为8mm,
故焊缝的断面面积为：
A=320×8=2560mm2
查计算手册可知：
材料Q235钢的焊缝抗剪强度为125N/mm2
所以梯档承载力为：
FV=125×2560=320KN>100KN故满足要求。
7.承重插销的抗剪力计算：
承重插销设计承载200KN。
根据图纸可知承重插销的断面尺寸为：
A=3.14×20×20=1256mm2
由五金手册可查材料Q235钢的抗拉屈服强度值为215N/mm2，
所以抗剪强度为：
fV=fc×0.58=124.7N/mm2
因为抗剪面为两个，所以承重插销的承载力为：
FV=2×1256×124.7=313.25KN>200KN
故承重插销满足设计要求。
8.附墙撑的强度验算
由先前的计算，R2=124.42kN,附墙撑的材料为φ56的圆钢，长度L=750mm,长细比λ＝750/56＝14<[λ]=350,所以不用验算稳定性，只验算强度即可A=πr2＝2463mm2
σ＝F/N=124.2x103/2463＝50.4N/mm2<[σ]=215,所以满足要求。
六模板验算
1混凝土侧压力计算
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，此时的侧压力即位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。
通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值：
F=0.22γct0β1β2V1/2
F=γcH
式中F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）
γc------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）,按6小时。
当缺乏实验资料时，可采用t=200/（T+15）计算；
T------混凝土的温度（°）t=25
V------混凝土的浇灌速度（m/h）;取2m/h
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）;本工程浇筑高度为9米；取9m
β1------外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。
β2------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1.0；110—150mm时，取1.15。
此处取1.0。
F=0.22γct0β1β2V1/2
=0.22x25x6x1x1x21/2
=46.8kN/m2
F=γcH
=24x9=192kN/m2
取二者中的较小值做为侧压力标准值，F=46.8kN/m2，并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4kN/m2，分别取荷载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总荷载设计值为：
q=46.8x1.2+4x1.4=61.8kN/m2。
2面板验算
将面板视为两边支撑在木工字梁上的多跨连续板计算，面板长度取标准板板长1000mm，板宽度b=1000mm，面板为18mm厚胶合板,木梁间距为l=305mm。
强度验算:
面板最大弯矩：
Mmax=ql2/10=（61.8x305x305）/10=5.75x105N.mm
面板的截面系数：
W=bh2/6=1000x182/6=5.4x104mm3
应力：
ó=Mmax/W=5.75x105/7.35x104=10.6N/mm2满足要求
其中：
fm-木材抗弯强度设计值，取13N/mm2，E-弹性模量，维萨板取1x104N/mm2。
刚度验算：
q2=61.8kN/m
模板挠度由式=0.65ql4/100EI=0.65x61.8x3054/（100x1x104x94.1x104）
=0.7mm<[ω]=305/400=0.76mm满足要求！
面板截面惯性矩：
I=bh3/12=1000x183/12=94.1x104mm4。
3木梁验算
木工字梁作为竖肋支承在横向背楞上，可作为支承在横向背楞上的连续梁计算，其跨距等于横向背楞的间距最大为L=1200mm。
木工字梁上的荷载为：
q3=Fl=61.8x0.305=18.85N/mm
F-混凝土的侧压力
l-木工字梁之间的水平距离
强度验算：
最大弯矩Mmax=0.1q3L2=0.1x17.3x1200x1200=2.71x106N.mm
木工字梁截面系数：
W=（1/6H）[BH3-（B-b）h3]
=（1/6x200）[80x2003-（80-30）x1203]=46.1x104mm3
应力：
ó=Mmax/W=2.71x106/46.1x104=5.88N/mm2木工字梁截面惯性矩：
I=1/12x[BH3-（B-b）h3]=1/12x[80X2003-（80-30）x1203]=46.1x106mm4
刚度验算：
悬臂部分挠度：
w=ql4/8EI=18.85x3004/（8x1x104x46.1x106）=0.23mm<[w]=0.61mm
[w]-容许挠度，[w]=L/500,L=300mm
跨中挠度：
w=ql4（5-24λ2）/384EI
=18.85x12004（5-24x0.252）/（384x1x104x46.1x106）=0.76mm<[w]=3mm满足
[w]-容许挠度，[w]=L/400,L=1200mm
λ-悬臂部分长度与跨中部分长度之比，λ=l/l2=300/1200=0.25。
4背楞验算
槽钢背楞（双[12）为模板横肋，对拉螺杆作用其上，由对拉螺栓布置知其受力，也可按连续梁计算，其跨距取对拉螺栓的最大间距1000mm。
将作用在槽钢背楞上的集中荷载化为均布荷载，取其承受最大荷载的情况，q4=FL=61.8x1=61.8KN/m。
强度验算：
最大弯矩Mmax=0.1q3L2=0.1x61.8x1200x1200=8.9x106N.mm
双12#槽钢截面系数：
W=57.7x2=115.4x103mm3
应力：
ó=Mmax/W=8.9x106/115.4x103=77.12N/mm2其中：
fm—钢材抗弯强度设计值，取215N/mm2;
I—[12槽钢的惯性矩，I=346X104mm4
E—钢材弹性模量，取200X103N/mm2;
刚度验算：
悬臂部分挠度:
w=ql14/8EI=61.8x4504/（8x200x103x692x104）=0.23mm<[w]=0.9mm
[w]-容许挠度，[w]=L/500,L=450mm
跨中部分挠度
w=q1l24（5-24λ2）/384EI
=61.8x12004x（5-24x0.3752）/（384x200x103x692x104）=0.39mm<[w]=2.5mm满足
[w]-容许挠度，[w]=L/450,L=1200mm
λ-悬臂部分长度与跨中部分长度之比，λ=l1/l2=450/1200=0.375
5组合挠度
面板、木梁和背楞组合挠度最大值为：
w=0.76+0.7+0.39=1.85mm<3mm
6对拉杆验算
拉杆采用D20高强螺杆，内径为φ20，材料为45#钢，其破坏力为250kN，许用拉力为150kN：
实际拉杆最大布置间距为1200x1200mm，混凝土侧压力61.8KN/m2
61.8X1.2X1.2=88.99kN<150kN，满足要求。
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