沉箱模板计算

A港池沉箱模板计算书编制单位：第六工程部编制日期：沉箱模板计算外模板设计资料：沉箱外侧模板长9.24m，高4.55m，自重7t〔包括下平台〕。面板厚5mm，横肋为8#槽钢，间距420mm，竖肋为-6*80扁钢，间距为420mm，立围令采用10#槽钢，桁架结构，桁架宽650mm间距800mm,上下均设M24对穿螺栓，间距为4760mm。(详见外侧模板布置图)1、模板侧压力计算：模板的侧向压力主要是由新灌筑的砼对模板产生的侧压力P1和倾倒砼时对模板产生的水平动力荷载P2两局部组成。根据标准推荐的公式，采用插入式振捣器时，砼最大侧压力为：Pmax=P1+P2Pmax=8KS+2.4KtV1/2+P2砼侧压力除了和振捣方式有关外，同时还和砼自重、浇注速度、砼的温度、外加剂的应用、砼的下灰方式有关。式中：KS——外加剂波动修正系数，砼坍落度大于80mm时取2.0；砼坍落度小于60mm时取1.0。泵送砼坍落度选定为120-140mm。Kt——温度校正系数〔见下表〕温度〔oC〕510152030Kt1.531.331.161.00.74每年施工期为3月初-10月末，气温均在5oC以上。根据现场拌和站50m3/h的供灰能力计算，浇筑一段沉箱的时间为4h，平均每小时浇筑高度1.10m。砼采取泵送方式下灰，对模板产生的水平动力荷载P2为2KN/m2。∴Pmax=8KS+2.4KtV1/2+P2Pmax=8*2+2.4*1.53*1.11/2+2=21.85KN/m2根据有关资料介绍，在墙板工程施工中，浇筑速度不超过2m/h时，侧压力可按下式计算：Pmax=0.8+80V/(T+18)+P2式中：V—砼浇注速度T—砼的温度P2—0.2tf/m2Pmax=0.8+80V/(T+18)+0.2=0.8+80*1.1/(5+18)+0.2=4.63+0.2=4.83tf/m2=0.4830kg/cm22.面板计算：为保证砼的外观质量，根据使用要求，大片模板的面板计算应由刚度控制。A3钢的抗拉许用强度[б]=1700kg/cm2；抗剪许用强度[τ]=1000kg/cm2；弹性模量E=2.1×106kg/cm2；许用挠度[f]=2mm。面板区格为420*420mm，属于双向板，当lx/ly=420/420=1时，M0x的弯距系数K1=-0.06，M0y的弯距系数K2=-0.055，fmax系数为K3=0.00219。取1cm宽的板条作为计算单元，那么作用在区格上的荷载为：q=1*0.483=0.483kg/cm，计算简图为三面固定一面简支。∴M0x=K1ql2=-0.06*0.483*422=-51.12kg-cmM0y=K2ql2=-0.055*0.483*422=-46.86kg-cm截面抵抗矩：W=bh2/6=1*0.52/6=0.0417cm3强度计算：бx=M0x/W=51.12/0.0417=1227kg/cm2≤[б]бy=M0y/W=46.86/0.0417=1125kg/cm2≤[б]挠度计算：钢板的泊桑比μ=0.3Bc=Eh3/12(1-μ2)=2.1*106*0.53/12(1-0.32)=24038cmfmax=Kql4/Bc=0.0022*0.483*424/24038=0.13cm≤[f]3.横肋板计算横肋板采用8#槽钢，间距420mm一道，按五跨连续梁计算。作用在横肋板上的荷载集度为：q=LP=42*0.483=20.29kg/cm，查表得弯矩系数为：α=-0.105弯矩M=αqL2 M=-0.105*20.29*802=13635kg-cm强度计算：б=M/W≤[б]截面抵抗矩：W=25.30cm3；Ιx=101.30cm4；E=2.1×106kg/cm2；[f]=L/400=80/400=0.2cm；[б]=1700kg/cm2。б=M/W=13635/25.30=539.0kg/cm2≤[б]挠度计算：fmax=5ql4/384EΙx≤[f]=5×20.29×804/384×2.1×106×101=4.155*109/81.446*109=0.05cm≤[f]4.桁架计算：桁架宽度650mm，间距800mm一道，上下对穿螺栓为支撑点，间距为4760mm。桁架承受的荷载集度为：q=LP=80×0.483=38.64kg/cm。内力计算：M=ql2/8=38.64×4762/8=1094362kg-cmΙ=bh3/12=8×653/12=183083.33cm4y=32.50cm强度计算：б=My/Ι≤[б]б=My/Ι=1094362×32.5/183083=195kg-cm2≤[б]挠度计算：fmax=5ql4/384EΙ≤[f]fmax=5ql4/384EΙ=5×38.64×4764/384×2.1×106×183083=9.918*1012/147.63*1012=0.07cm≤[f]5.模板对拉螺栓直径计算公式：d=(4R/π[б])1/2考虑上下螺栓受力不均和长期受扭的因素，上部螺栓采用A3钢M24，下部采用45#钢M24。式中：R=ql/2=38.64*476/2=9196kg[б]45=2400kg/cm2d=(4R/π[б])1/2=(4×9196/3.1416×2400)1/2=(36785/7539)1/2=2.21cm对拉螺栓直径采用M24，罗纹内径实际为20mm。由于荷载是逐渐加上去的，而且上部荷载始终小于下部，待全部荷载施加完毕，下部砼已接近初凝，侧压力减少，因此上下分别采用钢号不同的M24螺栓是可行的。6.验算圆台螺母螺栓的抗剪强度安装模板时，螺栓承受的荷载按2倍静荷载考虑，Q=7000×2=14000kg，圆台螺母螺栓每隔800mm设置一道，每片模板共有11根螺栓，平均每根螺栓承受荷载按1300kg考虑。强度计算：τmax=1.33×Q/A=1.33×1300/0.7854×22=1729/3.14=551kg/cm2≤[τ]7.圆台螺母计算图示如下：强度计算：б=P/A≤[б]45#=2400kg/cm2式中：P=9196kgA=0.7854×(3.62-2.42)=5.65cm2б=P/A=9196/5.65=1628kg/cm2≤[б]45#8.模板螺栓架计算(如上图所示)模板拼接处的螺栓不用计算。螺栓架每侧设置5个，每个平均受力按3.6t考虑。强度计算：б=M/W≤[б]M=PL=3600×10=36000kg-cmW=bh2/6=(1×102/6)×2=33.33cm3б=M/W=36000/33.33=1081kg/cm2≤[б]强度计算：τmax=1.5P/A≤[τ]式中：A=1×10×2=20cm2τmax=1.5P/A=1.5×3600/20=270kg/cm2≤[τ]8.外模下平台计算外模下平台自重3t，长度15m，用2根10#槽钢作横梁，5点吊，按四跨联续梁计算。计算简图如下所示：I=198×2=396cm4W=39.7×2=79.4cm3L=300cm作用在横梁上的荷载集度q=P/L=3000÷1500=2kg/cm四跨联续梁的弯矩系数α=0.15那么M=αqL2M=αqL2=0.15×2×3002=36855kg-cm强度计算：б=M/W≤[б]б=M/W=36855/79.4=465kg/cm2≤[б]强度计算：τmax=Q/dh1≤[τ]〔采用近似公式计算，数值偏小〕式中：d=0.53cmh1=8.3cmQ=qL=2×300=600kgτmax=Q/dh1=600/0.53×8.3×2=600/8=75kg/cm2≤[τ]挠度计算：吊点不需再计算。挠度计算：fmax=5ql4/384EI(按简支梁计算)=5×2×3004/384×2.1×106×396=8100/319334=0.26(cm)满足使用要求8.钢筋吊篮计算吊篮自重〔包括人员、钢筋〕9t,长度16m，用2根14#槽钢作横梁，5点吊，按四跨联续梁计算。荷载集度为q=9000/1600=5.63kg/cm四跨联续梁的弯矩系数α=0.15那么M=αqL2L=400cmM=αqL2=0.15×5.63×4002=135120kg-cm强度计算：б=M/W≤[б]W=80.5×2=161cm3б=M/W=135120/161=840kg/cm2≤[б]强度计算：τmax=Q/dh1≤[τ](采用近似公式计算，数值偏小)式中：Q=qL=5.63×400=2252kgd=0.6cmh1=12cmτmax=Q/dh1=2252/0.6×12×2=157kg/cm2≤[τ]吊点不需再计算。挠度计算：fmax=5ql4/384EI(按简支梁计算)式中：E=2.1×106kg/cm2I=563×2=1126cm4fmax=5ql4/384EI=5×5.63×4004/384×2.1×106×1126=7.2×1011/9.08×1011=0.8cm满足使用要求8、外模板倾斜20度存放时，支撑的强度计算模板重10t，，两点支撑，每点受力5t，采用Φ70×5钢管。强度计算：б=P/A≤Φ[б]式中：P=5000kgA=π/4〔D2-d2〕=π/4〔72-62〕=10.21cm2λ=μl/ii=(I/A)1/2I=π/64〔D2-d2〕=π/64〔72-62〕=54.24cm4i=(I/A)1/2=(54.24/10.21)1/2=5.3cmλ=μl/I=1×300/5.3=56.6取Φ=0.80Φ[б]=0.8×1700=1360kg/cm2б=P/A=5000/10=500kg/cm2≤Φ[б]=1360kg/cm29、模板斜支撑顶部的轴强度计算轴直径为Φ30mm，主要承受剪应力。公式：τmax=1.33P/A1≤[τ]式中：P=5000kgA1=0.7854×32=7.07cm2强度计算：τmax=1.33P/A1=1.33×5000/7=950kg/cm2≤[τ]二、内模板设计资料：内模板长4100mm，高度4650mm。面板厚度4mm，横肋为63槽钢，竖肋为-6×63扁钢，间距均为420mm，采用桁架结构，上弦杆为10槽钢，上弦杆为8槽钢,腹杆为63*5角钢，桁架宽650mm，间距800mm，上部设M24对穿螺栓，下面设M30顶丝固定，两者之间相距4600mm。内模板加上工作平台总重量为10t。根据使用要求，大片模板计算应由刚度控制，挠度[f]≤2mm。A3钢的抗拉许用强度[б]=1700kg/cm2抗剪许用强度[τ]=1000kg/cm2弹性模量E=2.1×106kg/cm2。1.面板计算模板侧压力Pmax==4.83tf/m2=0.4830kg/cm2面板区格lx/ly=420/420=1，属于双向板，计算简图为三面固定，一面简支。ly/lx==420/420=1K1=-0.06，M0y的弯距系数K2=-0.055，fmax系数为K3=0.00219。取1cm宽的板条作为计算单元，那么作用在区格上的荷载为：q=1*0.483=0.483kg/cm，计算简图为三面固定一面简支。∴M0x=K1ql2=-0.06*0.48*422=-50.80(kg-cm)M0y=K2ql2=-0.055*0.48*422=-46.57(kg-cm)截面抵抗矩：W=bh2/6=1*0.42/6=0.03(cm3)强度计算：бx=M0x/W=-50.80/0.03=-1694(kg/cm2)≤[б]бy=M0y/W=-46.57/0.03=-1553(kg/cm2)≤[б]挠度计算：钢板的泊桑比μ=0.3Bc=Eh3/12(1-μ2)=2.1*106*0.43/12(1-0.32)=12307.70cm∴fmax=Kql4/Bc=0.00219*0.48*424/12307.70=0.266(cm)≈[f]2.横肋计算横肋为63槽钢，间距为420mm，每片内模设4榀行架，横肋按五跨连续梁计算，行架间距为800mm。作用在横肋板上的荷载集度为：q=LP=42*0.483=20.29kg/cm，查表得弯矩系数为：α=-0.105弯矩M=αqL2 M=-0.105*20.29*802=13635kg-cm强度计算：б=M/W≤[б]式中：W=16.12cm3=M/W=13635/16=853(kg/cm2)≤[б]挠度计算：fmax=5ql4/384EII=50.78cm4=5×20.29×804/384×2.1×106×50.78=0.1(cm)≤[f]f/L=1/400$#@%~&3.桁架宽度650mm，间距800mm一道，上下对穿螺栓为支撑点，间距为4600mm。桁架承受的荷载集度为：q=LP=80×0.483=38.64kg/cm。内力计算：2、内模螺栓架计算〔如下列图所示〕公式：б=My/I≤[б]式中：M=PL=5100×10=51000kg-cm；Y=5cmI=bh3/12=(1×103/12)×2=166cm4强度计算：б=My/I=51000×5/166=1537(kg/cm2)≤[б]强度计算：τmax=1.5Q/A=1.5×5100/2=255kg/cm2≤[τ]〔3〕内模工作平台计算计算简图：内模平台横梁采用4根8#槽钢，马腿作为支撑点，平台重10t，每侧荷载按5t计。强度计算：б=M/W≤[б]式中：M=PL=5000×100=500000kg-cmW=101×4=404cm3б=M/W=500000/404=1238kg/cm2≤[б]〔4〕内模工作平台马腿计算内模自重按10t计，每个平台设四个马腿，考虑受力不均因素，按三点同时受力计算，马腿外露平台200mm。计算简图：强度计算：б=M/W≤[б]式中：M=QL=3500×20=7000kg-cm；W=25.3×2=50.6cm3б=M/W=7000/50.6=1384kg/cm2强度计算：τmax=QS/Id≤[τ]式中：I=101.3×2=202.6cm4；d=0.5cmS=4.3*0.8*(4-0.8/2)+3.2*0.5*1.6=14.944cm3τmax=QS/Id=3500*14.944*2/101.3*0.5*2=1033kg/cm2≥[τ]改用10#槽钢可以满足要求。〔5〕平台马腿连接板计算见下列图所示：强度计算：б=P/A≤[б]式中：P=3500kgA=1×20=20cm2б=P/A=3500/20=175kg/cm2≤[б]焊缝强度验算：根据框架吊点计算结果分析，马腿连接板不需验算焊缝强度。〔6〕内模浇灰平台计算〔如下列图所示〕内模浇筑平台荷载按400kg/m2考虑，横梁采用8#槽钢，间距500mm一道。强度计算：б=M/W≤[б]M=qL2/8式中：q=50×0.04=2kg/cm；L=460cmM=qL2/8=2