MIDAS墩柱模板设计计算书.docx
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MIDAS墩柱模板设计计算书
MIDAS墩柱模板设计计算书
墩柱模板计算书
一、计算依据
1.《铁路桥涵设计基本规范》仃B10002.1-2005)
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》仃B10210-2001)
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》仃BJ211-86)
6.《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)
7.《铁路桥涵施工规范》仃B10203-2002)
&《京沪高速铁路设it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:
15X;
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増加,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
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》仃B10210-2001)中规定,新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算:
max
PmiX=上—空l=40kPa
0+1.62+1.6
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=O.22YtoKiK2V1/2
Pmax=yh
式中:
Pmax……新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2)
1……混凝土的重力密度(kN/m3)取25kN/m3
to……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⑴);
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f当塌落度小于30mm时,取0.85;
50~90mm时■取1;110~150mm时,取1.150
Pmax=0.22Yt0KlK2Vl/2=0.22x25x8xl.2xl.l5x21/2=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=K1K2K3WO
W……风荷载强度(Pa);
WO……基本风压值(Pa)严厂占/.$级风风速v=17.2~
20.7rri/s;
K1……风载体形系数•取10=0.8;
K2风压高度变化系数•取K2=l;
K3……地形.地理条件系数•取K3=l;
W厂占宀存2。
.宀267.戒
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。
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I:
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
FH牛
型号
材质
面板
6mm厚钢板
Q235
14mm厚钢板
Q235
拉筋
直径25mm精扎螺纹钢
竖肋
]0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
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100mm处顺桥长方向设4道水平拉筋。
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。
BK・'
惦WOCC
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MW:
W
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“:
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图4大背楞应力图
anm=71MPa<[ 3)纵、横肋强度计算 墩帽模板纵横肋采用100x10mm钢板r其在荷载组合一作用下应力 图5纵、横肋应力图 向。 <7_=58MPa<[cr]=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。 图6面板应力图 羸=24MPav[b]=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。 图7节点位移图 PtNSrs/'PLT2TPS sx«5-xx 204583^0)] I.Tl2tK»^*CCl 7jO174C^4CO0 34422S0 OWJCOj^COO.2D9X>3»*OX]■6M勿•KtC •l32D36eKRI MW<: 304 MIK: 25i2 rrti©««02-•Bi: N^nn-2hw: oapspoa北帀力R 2: 0259 Y•柏 ■2冷右@沁Y0 i.riszMcoo捕2857X8 0.9⑼A31侶1257~81OgOH・3人86%00】 "0715X01 L.16]37««OX I5^CGa*O: Ci.、ai5・rxc■23«3He*O: C <8: 2 i.«55E* MK<: 0>5州W: 732 Zrti©««O2■Ct: mm HW: 03PB/2O^ 2: 0259 从图中看出r模板在荷载组合2作用下最大位移为2和和r为顺桥方 6)拉杆强度计算 拉杆采用<p25精扎螺纹钢筋,在模板中间流水槽位置水平设一道r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 用精扎蝮纹钢。 如设二道拉杆,其最大拉应力为177MPae 图8拉杆应力图 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。 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16ar在荷载组合1作用下应力见图lle S瘁=75MPa<[c]=140MPa,强度满足。 3)纵、横肋强度计算 墩帽模板纵横肋采用100x10mm钢板,其在荷载组合一作用下应力 见图12。 S&WW5eK0J 7.11*3♦-sKOJ 5幻竹化YOS M54肌文Y6 —OlMMCU»«» MCQS18I 2JCWU118I匚"091181 JU122218] 0.Q£7218I Mmxa NA<: Z3ZD H«: 4ZJD tft: »I0t 图12纵、横肋应力图 _=89MPa<[cr]=140MPa‘强度满足。 4)面板强度计算 墩帽模板面板采用6mm钢板r其在荷载组合一作用下应力见图13o 图13面板应力图 ^=59MPa<[ 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140 Y・M ‘erwx切i 0X«e5*-M>M •137KT9-W} -I7»r? w*CCC» £4 HE•$木匸 KE•1CCT f•・pgs$ •锐.ee H・.5邓9 POMKK"乂* PtNSrS^lT5TRS S1G-6FF用袒 3.423iSi-KCl ■2^ll53^*COI —2•伤 —b.7ce? s^a)o 0.1 MOM: CI5 州伙: 36S7 rrti«42X)i・仪: -2aw: oapapofe •力也 2: 0K9 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 6)拉杆强度计算 拉杆采用(P25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142MPae拉杆应力见下图。 立面 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。 侧面 图16墩身模板有限元网格模型 图17嫩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25ar在荷载组合1作用下应力见图18。 图18大背楞应力图 %=91MPav0]=14OMPa,强度满足。 3)竖、横肋强度计算 墩身模板横肋采用100x10mm钢板r竖肋采用10号槽钢,其在荷载组合一作用下应力见图19。 图19纵、横肋应力图 4)面板强度计算 墩身模板面板采用6mm钢板r其在荷载组合一作用下应力见图20o 图20面板应力图 •“35MPX叶2IOMPa•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(P25精扎蝮纹钢筋,在模板中间流水槽位置水平设一道r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(p25精扎蝮纹钢。 如设2道,其应力为165MPa。 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16ar在荷载组合1作用下应力见图25。 MIDAX>O.I a*': ® 3)竖、横肋强度计算 墩身模板横肋采用100x10mm钢板r竖肋采用10号槽钢,其在荷 载组合一作用下应力见图26。 心 tC祝皿血 Sowugt^xM^aalZ5t>i«*CCC5W^>e*Wl afKKfMt“Wr-2 -j^cn«*a»•ZiCC£4*Mkl2 图26纵、横肋应力图 b唤=200MPa 0 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 r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2m帕,为顺桥方 向。 6)拉杆强度计算 拉杆采用(P25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124MPae 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r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,均采用甲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lm,lm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<p25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・5in。 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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