方墩计算.docx

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方墩计算

目录

一工程概况1

二计算依据1

三模板设计1

3.1模板结构简介1

3.2墩身模板荷载计算2

3.3模板面板计算3

一工程概况

本段施工范围内*****3.5*6.1米圆角方墩模板，其墩身为直墩，每次施工浇注混凝土最高为4m。

设计墩身模板如下图所示，选取墩身截面：

图1墩身模板截面图单位：

mm

二计算依据

1.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

2.《公路桥涵施工技术规范》；

3.《机械设计手册（新编软件版）2008》；

4.《材料力学》（西南交大版）；

5．《路桥施工计算手册》。

三模板设计

3.1模板结构简介

模板设计参数：

模板组件材料选用：

面板选用δ=5mm厚钢板，模板的竖肋为[10#，其间距均为L=30cm；侧模周边法兰为δ12×120；背杠为2[16a，间距为70cm；采用D22对拉杆固定，模板开φ26对拉栓孔，穿φ25PVC管。

3.2墩身模板荷载计算

3.2.1侧压力计算

根据《公路桥涵施工技术规范》设计规范附录D,混凝土侧压力的计算如下式所示。

式中：

——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kPa）；

h——有效压头高度（m）；

V——混凝土的浇筑速度（m/h），按每小时提供的混凝土

22m3的数量进行浇筑，则v=22/10.1=2.18m/h；

——新浇筑混凝土的初凝时间（h），t0=200/（T+15）

（T为混凝土的温度℃,可按实测确定，取白天20，

当温度低于20°时应考虑混凝土的初凝时间，降

低混凝土浇筑速度），t0=200/（20+15）=5.7；

——混凝土的容重（kN/m2），取γ=25kN/m3；

——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺缓凝作用的外加剂时取1.2；

——混凝土坍落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时，取0.8；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15。

根据上述规范附录D规定，公式计算值与

计算值比较取最小值为最大侧压力。

根据施工图纸可知侧压力计算如下所示。

根据以上计算可知，取两者中较小值为

。

根据《路桥施工计算手册》表8-2可知，振捣混凝土对侧模模板的侧压力为P＝4.0kPa计。

考虑振捣混凝土时对侧模模板的压力，则最大侧压力计算如下所示。

Pmax＝1.2×Pn1+1.4×Pn3＝1.2×63.9+1.4×4.0＝82.3kPa

通过计算可知，混凝土的最大侧压力Pmax＝82.3kPa。

3.3模板面板计算

墩身模板面板为δ=5mm厚的钢板，设有竖肋，竖肋间距为300mm，横肋间距为700mm，故对面板可作双向板并且以三面固结，一面简支进行计算。

计算简图如下图3.3-1所示。

图3.3-1墩身模板计算简图单位：

mm

根据Lx/Ly=300/700=0.43，根据《路桥施工手册》附表2-18可知道挠度系数fmax＝0.00160mm-1，X弯矩系数Mx＝0.0227，y弯矩系数My＝0.0168，Mx0＝-0.0600，My0＝-0.0550，取10mm宽的板条进行计算。

则10mm钢板的力学特性计算如下所示。

惯性：

I＝b×h3/12＝10×53/12＝180mm4

截面惯性矩：

W＝b×h2/6＝10×52/6＝60mm3

面积：

S＝b×h＝10×5＝50mm2

由于钢板采用的是A3钢，根据《机械设计手册》（软件版）2008可知道其容重γ＝78.5kN/m3。

将混凝土的侧压力转化为线性荷载：

Q=p×L=0.0784×10=0.784N/mm。

根据《路桥施工手册》附表2中，刚度K计算公式如下式3-1所示：

（3-1）

式中:

——弹性模量；

——板厚；

——泊松比，对钢筋混凝土板，

；

对于钢板，

。

根据公式（3-1）弹性模量计算如下所示。

根据《路桥施工手册》附表2中，可知挠度和弯矩计算公式分别如下所示。

挠度计算公式如下式3-2所示。

（3-2）

弯矩计算公式如下式3-3所示。

（3-3）

式中：

—均布荷载；

—其中

为Lx和Ly中的较小者。

根据公式（3-3）弯矩计算如下所示。

跨中弯矩计算如下所示。

考虑到钢板的泊松比υ=0.3，故换算弯矩计算如下所示。

支座弯矩计算如下所示。

因此取最大弯矩

进行应力计算，计算如下所示。

根据上面计算结构可知道，

，其中181MPa是根据《路桥施工计算手册》表8-7，A3钢的容许应力，则钢板的强度满足施工的要求。

取1mm宽的面板进行刚度验算，将混凝土的侧压力转化为线性荷载：

Q＝p×L＝0.0784×1≈0.0784N/mm。

根据公式（5-4）挠度计算如下所示。

根据上面计算结构可知道，

，则钢板的刚度满足施工的要求。

3.4竖肋计算

竖肋采用[10#，其间距为300mm；竖肋后设置有背杠作为竖肋的支承，则竖肋计算如下所示。

将墩身模板侧压力转化为线性荷载加载到10号槽钢上，则q=0.1045×300=31.35N/mm。

由于10号槽钢位于墩身模板后的竖肋处，墩身模板为2m标准节，则计算时按两端悬臂的一跨连续梁进行计算；由模板图纸可知，模板的脊梁间距为1.0m，则10号槽钢的跨度为1.0m。

建模如下图3.4-1所示：

图3.4-1[12#荷载加载图单位：

kN/m

通过软件计算可得10#槽钢的剪应力和组合应力，如下图所示：

图3.4-2[10#剪应力图和组合应力图单位：

MPa

由上图3.4-2可知，[10#剪应力τ=28.02MPa<125MPa；组合应力σ=67.897MPa<215MPa。

通过软件计算可得10#槽钢的挠度值，如下图所示：

图3.4-3[10#变形图单位：

mm

由上图3.4-3可知，10#槽钢的挠度f=0.882mm

通过计算可知，竖肋的强度和刚度满足施工要求。

3.5横向背带计算

横向背带采用2[16、，每2米节模板的背杠设置三道，间距为70cm，在背杠设置直径为22mm的拉杆4根。

墩身模板侧压力转化为线性荷载，则q=0.0823×1000=82.3N/mm。

将线性荷载82.3N/mm加载到2[16桁架上，

横筋跨中弯矩计算公式：

M=0.175*p*l

其中，作用在横筋的荷载：

p=（1.2*82.3+1.4*2）*1.464*0.3=44.6kN；

横筋最大弯矩：

M=0.175*（44600/2）*300=1170750N/mm；

强度验算：

σ=M/W=1170750/2.16*105=5.42N/mm2<235N/mm2；

所以横筋的抗弯强度满足要求。

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

ω =  1.146pl3 / 100EI < [ω] = l/1300=300/1300=0.231mm

作用在横筋的荷载：

p=44.6kN；

ω=1.146*44600*3003/100*210000*1.983*106=0.0331mm< 0.234mm

所以横筋的挠度满足要求。

3.6拉杆计算

根据中图可知，，其最大拉力计算如下所示：

F=82.3×1×4/3=109.7KN

对拉杆拉栓采用M22圆钢，一根拉杆提供的最大抗拉力计算如下所示：

[F]=85%×215×π×222/4=69.4KN

通过计算可知，由于设有4根拉杆，则4根拉杆提供的最大抗拉力[F]=4×69.4=277.6>109.7kN，因此，对拉杆拉栓强度满足要求，为更好保证安全，建议拉杆两端各设置双螺母。

角拉杆拉栓采用M30圆钢，一根拉杆提供的最大抗拉力计算如下所示：

[F]=85%×215×π×302/4=129.1KN

通过计算可知，由于设有三根拉杆，则三根拉杆提供的最大抗拉力[F]=129.1>109.7/2=54.85kN，因此，角拉杆拉栓强度满足要求，为更好保证安全，建议拉杆两端各设置双螺母。

3.7螺栓计算

螺栓采用M20，间距均为200mm，竖法兰计算其拉力：

[F]=85%×215×π×17.652/4=44.69KN

按1米6颗螺栓计算承受最大拉力268>109.7KN，满足强度。

水平法兰计算其抗剪力：

[F]=85%×130×π×17.652/4=27.02KN

按1米6颗栓计算承受力162>109.7KN，满足强度。