2201边梁模型设计计算书.docx
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2201边梁模型设计计算书
江西中基钢结构工程有限公司
2201边梁模型设计计算书
技术部
2013．07．30日
目录
基本资料2
初步计算3
一、侧压分类：
3
I、混凝土静停侧压3
II、浇注混凝土时产生的侧压力：
4
III、其它荷载产生的侧压：
5
二、强度验算：
5
I、横肋钢板计算：
6
II、侧模横向槽钢强度计算：
7
III、侧模竖向工钢计算：
8
IV、拉杆强度计算：
9
结论11
I、控制指标：
11
II、总结：
11
附录：
11
参考书籍：
11
2201模型侧模设计荷载计算资料
[概要]：
针对公司专桥2201系列桥梁模型设计要求，结合以前用的2051系列梁钢模型的经验，初步设计出2201钢模型，力求在结构与经济上均达到较合理的效果。
2051系列模型因采用较多的钢板而造成钢材浪费严重。
本次设计的主要目的是降低制梁成本，减轻钢材用量，因此将部分结构钢板改为型钢，并将的钢模面板采用8mm厚，本计算书主要是对模型面板和骨架分别进行强度和刚度验算。
从整体来看，钢模型的受力比较复杂，变截面较多，但主要考虑的最不利荷载是新浇混凝土刚浇筑完毕对侧面板的压力，以此验算模面板的强度和刚度。
整个钢模型主要由三部分构成：
侧面板、横肋和竖肋。
侧面板紧贴于混凝土表面，支撑于横肋和竖肋之上。
竖肋另有直撑和斜撑支托，直撑和斜撑可通过构造按经验确定。
基本资料
外侧模型共有7个横隔板，8个间隔（总长（32600+160×2）mm）,共分为四扇，两中扇分别长8000mm，端扇长8460mm,竖肋间距为1400mm。
外侧模型的大致形式如（图1）所示：
（图1）
初步计算
一、侧压分类：
I、混凝土静停侧压
侧面板的计算图式为支承与相邻两横肋和竖肋之上受均布荷载的板。
从整体考虑，跨中截面的弯矩及挠度均较支座处大，所以选取跨中任意一榀骨架作为计算及验算单元，跨中两榀骨架之间的最大间距为1400mm。
每平方米侧模对骨架的侧压力Px分布见（图2）：
（图2）
II、浇注混凝土时产生的侧压力：
1、插入式捣固棒振捣时：
Pmax=kγh；
当v/t＜0.035时，h=0.22+24.9v/t；
当v/t＞0.035时，h=1.53+3.8v/t。
式中：
Pmax——浇注混凝土对模板的最大侧压力（KPa）
h——有效压头高度（m）
v——混凝土的浇注速度（m/h）
t——混凝土入模时的温度（℃）
γ——混凝土的容重（KN/m3）
k——修正系数k=1.2
2、附着式捣固器振捣时
当v＜4.5，h≤2R时Pmax=γh；
当v≥4.5，h≤2R时。
Pmax=γ（0.27v+0.78）k1k2；
式中：
H——对模板产生压力的混凝土灌注层高度（m）
R——附着式震动器的作用半径（m）R=1
k1——混凝土坍落度影响系数k=1.2
k2——混凝土拌和物温度系数，5℃～7℃为1.15，12℃～17℃为1.0，28℃～32℃为0.85。
倾倒混凝土时产生的水平荷载按4.0KPa进行计算。
III、其它荷载产生的侧压：
包括施工荷载、混凝土水化热释放产生的荷载及其它不安全因素荷载。
按2.0KPa的侧压进行计算。
总的侧压力为:
混凝土静停时的侧压力+混凝土浇筑产生的侧压力+其它荷载；
Ph=Px+8；
二、强度验算：
将整个模型按竖向骨架分为1400mm长的间断，每个间断作为一个计算单元，由里向外分别进行计算。
I、横肋钢板计算：
将钢板看作四边固支单元，因底部侧压力最大，困此选取底部400毫米宽1400毫米长的钢板进行计算，其受力情况如（图3）所示：
（图3）
1>矩形荷载：
根据板受矩形荷载的受力公式：
；
可知：
；
2>线形荷载：
荷载沿长边矩形公布，根据板受线性荷载挠度计算公式：
；
可知：
；
每一间隔内的板的变形为：
；
II、侧模横向槽钢强度计算：
因混凝土对模型的侧应力是随高度变化的线性函数，且底部荷载最大，因此我们选取底部一段分析，两榀工钢骨架间的距离为1400mm，将工钢骨架看作支撑，则每根槽钢的的均布荷载为：
；
其受力形式如下：
（图4）
按两端固支计算，则根据公式：
；
；
有：
；
；
III、侧模竖向工钢计算：
荷载与跨度是影响结构挠度的主要因素，因此，选择T梁模型中间直线段作为计算单元，可以代表整个钢架的受力强度，两榀桁架间距为1400mm,工字钢在此段内的高度为1605mm,则其荷载分布如（图5）所示：
（图5）
1>矩形荷载作用下工字钢的挠度为：
由（II）所列的挠度计算公式可知：
；
2>线性荷载作用下工字钢的挠度计算：
由公式：
；
；
可知：
；
；
3>则总挠度为：
；
IV、拉杆强度计算：
将拉杆受力简化为如（图6）所示的两个支点，不考虑拉杆的扭矩及弯矩等，只计算拉杆的抗拉强度，考虑最长1400mm的桁架间距。
则两个支点的荷载分别为桥面、桥底拉杆的受拉荷载，这里桥面拉杆用
的圆钢加
的角钢，桥底拉杆用
的圆钢。
图6
由图6可知：
桥面拉杆拉力：
；
桥底拉杆拉力：
；
抗拉强度公式：
；
可知：
；
。
满足要求。
结论
I、控制指标：
（1）模型面板变形为1.5mm；
（2）主骨架及加劲肋变形为3.0mm；
（3）挠度为模板构件跨度的1/400；
II、总结：
经计算可以得出此模板变形量未超出标准要求，设计合理。
模板整体重量减轻五吨左右，这为以后降低桥梁生产成本及结构优化方面提供了良好的依据及借鉴。
附录：
参考书籍：
《土木结构工程实用手册》张素梅、唐岱新主编黑龙江科学技术出版社2001.04
《机械设计手册》徐灏主编机械工业出版社1991.09
参考软件：
《结构力学求解器V2.0工程版》袁驷清华大学《结构力学求解器》研制组2004.09
《型钢截面特性查询及计算工具》
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