MIDAS墩柱模板设计计算书

1、MIDAS墩柱模板设计计算书附件四墩柱模板计算书一、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(GB500172003)二、设计参数取值及要求1. 混凝土容重:25kN/m

2、3 ;2. 混凝土浇注速度:2m/h ;3. 浇注温度:15X ;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175m;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压头。新浇混凝土对模板侧向压力分布见图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

3、规定,新 浇混凝土对模板侧向压力按下式计算:PmiX =上空l = 40kPamax0 + 1.6 2 + 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.22YtoKiK2V1/2Pmax =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/m3to新浇混凝土的初凝时间（h ）;V混凝土的浇灌速度（m/h）;取2m/hh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）；K1外加剂影响修正系数,掺外加剂时取1.2 ;K

4、2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 1.150Pmax=0.22Yt0KlK2Vl/2 = 0.22x25x8xl.2xl.l5x21/2 = 85.87 kN/m2h= Pmax/y=87.87/2 5 = 3.43 m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=K1K2K3WOW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

5、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=K1K2 K3W0 = 0.8x267.8 = 214.2 Pa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； 新浇注混凝土对侧面模板的压力 倾倒混凝土时产生的荷载 风荷载荷载组合I：+(用于模板强度计算)荷载组合2:(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

6、FH牛型号材质面板6mm厚钢板Q23514mm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Q2351.墩帽模板计算（墩身厚28m）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。立面侧面平面图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。BK'5wrj»-roj32l$17fr*Wl0 £0302030惦 WOCC25S1«*OO

7、I-4.«W7e*OOtCBr JMW : WXT4 ; Z5W-“：H|>inA2”：0 沁J；OR舉,齐R讥初Z，QiS纟图4大背楞应力图anm=71MPa<<r = 140MPa ,强度满足。3 ）纵、横肋强度计算8EW STRE55兔9：*久側C.770JC*00J4.7148=003一MC5 给：sw-2 別0?s00,I心©400】O£OK»*0K)5j6lSOa«KCOr3.7273 他 MOI5S378%KO1<B：2MA: 1 XGQ M】N : 244”：tir gB*； 03岡2»XCMt

8、OAS：5<rtlPC4；T*K?CCm5CA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=24MPavb = 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PtN Srs/'PLT 2TPSsx«5-xx2045830)I.Tl2tK»*CCl7jO174C4CO034422S0OWJCOjCOO .2D9X&g

9、t;3»*OX 6M 勿KtCl32D36eKRIMW< : 304MIK : 25i2rrti ©« «02- Bi： Nnn -2 hw： oapspoa 北帀力R2： 0259Y柏 2冷右沁Y0i.riszMcoo 捕 2857X80.9 A31 侶125781 OgOH 3人86%00】"0715X01L.1637««OXI 5CGa*O：C i .、ai5rxc 23«3He*O：C<8： 2i.«55E*<reMK< : 0>5 州W : 732Zrti 

10、9;« «O2 Ct： mmHW: 03PB/2O2： 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177MPaeHHHDHS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。侧面平面图9墩帽模板有限元网格模型图10墩

11、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 r在荷载组合1作用下应力见图lleo>xiK*MXe1X0*4MIDAECMIBEAM STRESSS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&WW5eK0J7.11*3 -sKOJ5幻竹化YOSM54肌文Y6 OlMMCU»«»MCQS18I2JCWU118I 匚"091181JU 1222180.Q£7218IMmxaNA< : Z3ZDH«

12、; : 4ZJDtft： »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<<r = 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140YMerwx 切 i0X«e5*-M>M137KT9-W-I 7»r?w*CCC»£4HE $木匸KE 1CCTf p gs $锐.eeH.5邓9POM KK"乂*PtN SrSlT 5TRSS1G-6FF 用袒3

13、】“班*®3.423 iSi-KCl2ll53*COI 2 伤 b.7ce?sa)o0. 1MOM : CI5州伙：36S7rrti «42X)i 仪：-2 aw： 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。fWAa>ox>IKQ如 YL2vwuz5wKM nziJt" ” x £ fc 2立面图15拉杆应力图3、墩身模板计算（

14、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25a r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20oHX gTt】£”

15、£snb mggl.7tO22»*«>l|4«9Hr»COlI4«?C»*CC>1MU95e*CCCl£i6iXil*<«< WH MtM xn- ft»» I:C- Xfn»»-2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

16、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165 MPa。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 r在荷载组合1作用下应力见图25。MIDAX>O.Ia*'：®ft- xgrMC«».*COlL7«CZJ>*C0tl.l7422*CO

17、l aoccau.g t3 ）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Sowug txMaa lZ5t>i«*CCC 5 W>e*WlafKKfMt “ Wr -2<C0W«*»t-jcn«*a» ZiCC£4*Mkl2图26纵、横肋应力图b唤=200MPa04）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<Tnm =46MPa<(r = 140MPar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2 m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