《桥梁施工》 课件 第50-52讲-模板设计

第50讲模板设计(1)《桥梁施工》精品资源共享课任务导入

我们在日常生活中所见的各种桥梁结构，其造型千奇百怪，这是因为混凝土具有很强的可塑性，它的形状尺寸完全是由模板所决定的，因此模板的设计计算非常重要。模板设计教学项目的任务就是分析研究如何进行模板设计，确保模板施工中的安全可靠。掌握模板设计荷载及荷载组合目标3

了解模板的构造目标1

熟悉模板设计原则和设计程序目标2能力目标教学目标模板的构造模板由面板，内外肋，拉杆，围箍，支架或拱架组成。具有足够的强度、刚度和稳定性;1充分保证结构物的设计形状、尺寸及各部分相对位置的正确性;2构造和制造力求简单，装拼方便，以提高装、拆速度和增加周转次数；3模板设计的基本要求接缝严实、紧密，保证不漏浆，靠结构外露面的模板应平整、光滑。4模板设计程序

3参考以往的设计资料，拟定本工程结构示图；确定施工设计荷载，进行强度、刚度和稳定性验算；绘制结构图；一二三四制定相应的模板工程施工工艺。

1模板、支架自重；2新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他巧工结构物的重力;3施工人员及施工设备、施工材料等荷载；4振捣混凝土时产生的振动荷载；5新浇筑混凝土对模板侧面的压力；6混凝土入模时产生的水平方向的冲击荷载；7设于水中的支架所承受的水流压力、波浪力、流冰压力、船只及其他漂浮物的撞击力；8其他可能产生的荷载，如风荷载、雪荷载、冬季保温设施荷载等。模板的设计荷载设计模板时，应根据模板类型按下表进行荷载组合：序号模板类型荷载组合类型强度计算刚度验算1梁、板的底模板以及支撑板、支架1+2+3+4+7+81+2+7+82梁、拱、柱、墙的侧面模板4+553尺寸较大结构（墩台）的侧面模板5+65模板设计荷载组合1

模板及支架自重：可按图纸或实物计算确定，或参考下表计算：

模

板

构

件木模板kN/m2定型组合钢模板kN/m2平板模板及小楞自重0.30.5楼板模板自重（包括梁的模板）0.50.75楼板模板及支架自重（楼层高度4m以下）0.751.1

荷载标准值2新灌筑砼重量，按γH计算，其中H为砼灌筑高度（m），γ为砼容重，素砼可取2.5t/m3，钢筋砼可取2.6t/m3；

3施工人员及设备荷载标准值：计算模板及小楞时：均布活荷载2.5kN/m2，另以集中荷载2.5kN验算，取两者中较大值；计算支承小楞的构件时：均布活荷载1.5kN/m2；计算支架立柱等构件时：均布活荷载1.0kN/m2。对大型浇筑设备(上料平台等)、砼泵等按实际情况计算。如砼堆积料的高度超过100mm时，则按实际情况计算。堆放材料要均匀，不得集中一处模板上的荷载不能超过设计要求

4振捣砼时产生的荷载标准值：水平面模板2.0kN/m2；垂直面模板4.0kN/m2（作用范围在有效压头高度之内）。

5新浇筑砼对模板侧面的压力标准值：当采用内部振动器时，新浇筑的砼作用于模板的最大侧压力，按下列两式计算,并取两式中的较小值：砼的振捣向模板中供料方法水平荷载标准kN/m2用溜槽、串筒或由导管输出2用容量为<0.2m3的运输器具倾倒2用容量为0.2~0.8m3的运输器具倾倒4用容量为>0.8m3的运输器具倾倒6

6倾倒砼时产生的荷载标准值倾倒砼时对垂直面模板产生的水平荷载标准值，按下表采用。注：作用范围在有效压头高度以内砼吊斗下料项次荷

载

类

别γi1模板及支架自重

1.22新浇筑砼自重3钢筋自重4施工人员及施工设备荷载1.45振捣砼时产生的荷载6新浇筑砼对模板侧面的压力1.27倾倒砼时产生的荷载1.4

荷载设计值：计算模板及支架时，应将前述的⑴～⑺项荷载标准值乘以相应的荷载分项系数以求得荷载设计值，荷载分项系数按下表采用。

荷载组合

模板的设计的稳定性:

模板还应检算在尚未灌筑砼时的抗倾倒稳定性。检算稳定性时，模板侧面所受风力应根据具体情况决定，一般为当地当时最大风力，无资料时可取1kN/m2，稳定安全系数不得小于1.3。

模板，支架及拱架刚度的验算变形限值结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1/400；结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250；拱架，支架受载后挠曲的杆件（盖梁，纵梁），其弹性挠度为相应跨度的1/400；钢模板的板面变形为1.5mm；钢模板的钢棱和柱箍变形为L/500和B/500（其中：L为计算跨径，B为柱宽）。本讲小结了解认识模板的构造熟悉模板设计原则和设计程序掌握模板设计荷载及荷载组合作业上网或者到图书馆查找规范，进一步搞清楚模板设计中的八个方面荷载标准值如何进行计算？谢谢大家！

不妥之处敬请批评指正！第51讲模板设计(2)《桥梁施工》精品资源共享课任务导入

我们在日常生活中所见的各种桥梁结构，其造型千奇百怪，这是因为混凝土具有很强的可塑性，它的形状尺寸完全是由模板所决定的，因此模板的设计计算非常重要。模板设计教学项目的任务就是分析研究如何进行模板设计，确保模板施工中的安全可靠。

掌握拉杆、外拉箍计算目标3掌握面板计算目标1掌握内、外肋计算目标2能力目标教学目标

模板计算面板计算内、外肋计算拉杆、外拉箍计算

面板计算1.单向板计算为简化计算，面板取单位宽度，按三跨连续梁计算，如简图

面板的强度计算最大弯矩：或式中：式中：

面板的挠度计算式中：一般模板设计为挠度变形控制设计，设计时先拟定板厚计算出最大容许跨径。其做法是：当容许挠度f/L=1/400时，模板的允许跨径为：钢模板木模板当容许挠度f/L=1/250时，模板的允许跨径为：钢模板木模板

双向板计算

钢模板比较薄，纵、横向均设肋，当其间距之比小于2时，则成为双向板。钢模板大多属于此类。计算方法是：将肋间面板作为计算单元，其四边的支承情况视肋的刚度及焊接牢固程度而定。当纵、横肋用材刚度较大，焊接牢固时，四边按固端计；当刚度不大而且不同，并有一个方向焊接较弱时，则弱边按简支板，强边按固端板计算。纵、横肋使用刚度不同的很少见！固钢模多数应为固端板。计算时应分别对面板、肋条，拉杆等进行强度和刚度两个方面计算。

内外肋计算计算原则：连续内肋跨数不同时，按不同跨数的有关公式进行计算；连续内肋带悬臂时，应同时验算悬臂端的弯矩和挠度，取最大值控制；每根内肋的受荷面积内肋间距的确定，除按计算要求外，还可根据施工需要减少内肋间距。1.按抗弯强度计算内肋的跨度内肋按单跨及两跨梁计算时，其计算公式如下：2.按挠度计算内肋的跨度得：得：式中：1.按抗弯强度计算内肋的跨度内肋按三跨以上连续梁计算时，其计算公式如下：得：2.按挠度计算内肋的跨度得：

模板拉杆、外拉箍计算1.模板的拉杆用于连接内外两侧模板，保持内外模板间距，承受砼的侧压力和其它荷重，确保模板有足够的刚度和强度。拉杆一般设在内、外肋交叉点上，其计算公式如下：模板所承受的拉力：式中：式中：2.圆形或圆端形桥墩模板，为了解决圆弧面上的水平荷载，采用拉箍来承受拉力，计算式如下：式中：本节小结掌握面板计算掌握内、外肋计算掌握拉杆、外拉箍计算谢谢大家！

不妥之处敬请批评指正！第52讲模板设计(3)《桥梁施工》精品资源共享课任务导入

本节课将以大连市甘南路立交桥大模板设计实际工程为教学案例，分析研究如何进行模板设计计算，培养学生的工程临时结构------模板的设计与检算能力。

掌握桥梁大块钢模板工程计算实例

目标2理解混凝土对模板的侧压力计算概念及公式目标1能力目标教学目标混凝土对模板的侧压力计算在进行混凝土结构模板设计时，常需要知道新浇混凝土对模板侧面的最大压力值，以便据此计算确定模板厚度和支撑的间距等。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增加，当浇筑高度达到某一临界值时，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。

采用内部振捣器时，最大侧压力，可按下列二式计算：

F—模板的最大侧压力（kN/m2）；γC—混凝土的重力密度（kN/m3）；tO—新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用tO=200/（T+15）计算；T—混凝土的温度（O）；采用内部振捣器时，最大侧压力，可按下列二式计算：V——混凝土的浇注速度（m/h）；H——混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度（m）；β1——外加剂影响修正系数，不掺加外加剂时取1.0；掺加具有缓凝作用的外加剂时取1.2；β2——外加剂影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15。有效压头高度h（m）按下式计算：h=F/γC新浇混凝土对模板侧面的最大压力计算表浇筑速度（m/h）混凝土的最大侧压力标准值（KN/m2）在下列温度条件下5OC10OC15OC20OC25OC30OC35OC0.30.60.91.21.51.82.12.42.73.04.05.06.028.9240.9050.0957.8464.6770.8476.5181.8086.76*91.45*105.60*118.06*129.3323.1432.7240.0746.2751.7356.6761.2165.4459.4173.1674.48*94.45*103.4719.2827.2733.3938.5643.1147.2351.0154.5357.8460.9770.4078.7186.2216.5223.3728.6233.0536.9540.4843.7246.7449.5752.2560.3467.4673.9014.4620.4525.0528.9232.3335.4238.2640.9043.3845.7352.8059.0364.6712.8618.1822.5725.7128.7531.4934.0136.3638.5740.6546.9452.4857.4911.5715.3620.4023.1425.8728.3430.6132.7234.7036.5842.2447.2351.73注：1、普通混凝土坍落度为5~9cm，未掺加外加剂；2、带*号的数值应按90KN/m2的限值采用;3、上表数值表明混凝土侧压力与浇筑温度成反比。

大块钢模板工程计算实例

实例2：大连市甘南路立交桥，跨越既有哈大铁路及建设中的哈大铁路客运专线桥（38＋60＋60＋38）m悬臂浇筑预应力钢筋混凝土连续梁，箱梁截面最高H=3.74m，最大悬浇节段3.5m，挂蓝外侧面板制作4m宽。墩顶O号块梁段355m3混凝土,墩顶O号块梁段浇筑时间估计7小时，平均浇筑速度V=0.53m／h，腹板较薄、浇筑速度V=2.0m／h。C50泵送混凝土，施工坍落度12~16cm，混凝土重度26KN／m3，掺加减水剂。箱梁施工期间预计在明年3~4月间开始，预计最低浇筑温度T=15OC。一、计算作用在模板上的最大侧压力和有效压头高度【解题】：1.求浇筑混凝土对模板最大侧压力根据本工程施工条件，悬浇节段不掺加缓凝剂取：β1=1.0，β2=1.15由公式

=0.22×26×{200÷（15+15）}×1×1.15×20.5

=62.02KN/m2由公式F=rCH=26×3.74=97.24KN/m2按最小值计算，故最大侧压力为62.02KN/m2。2.求新浇筑混凝土的有效压头高度由公式h=F/γC

=62.02÷26≈2.39m故有效压头高度为2.39m。二、模板计算荷载1、新浇混凝土侧压力：新灌混凝土的最大侧压力q1=F=62.02KN/㎡；2、混凝土灌注冲击力：混凝土的灌注冲击力荷载q2=1.0KN∕㎡；{依据（JGJ166-2008）《浇筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》取值}。3、混凝土振捣振动力：混凝土内部振捣荷载q3=2.0KN∕㎡；{依据（JGJ166-2008）《浇筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》取值}。4、计算荷载：模板计算荷载q=1.2q1+1.4（q2+q3）=78.62KN∕㎡=0.7862kg/c㎡。三、模板拟定设计结构考虑箱梁外观质量要求，外侧钢模板不设对拉筋，按整体刚度设计，板面挠曲变形按L∕500控制。模板结构拟采用6mm厚钢板做面板，[160×63×6.5槽钢做骨架，∠75×50×5角钢做加劲肋，75×6板条做筋板，间距均按300mm布置。模板加劲肋以槽钢[160×63为主骨架，间隔120cm网状布置。三、模板拟定设计结构三、模板拟定设计结构按[160×63×6.5槽钢主骨架支撑点截取计算单元，其代表计算单元为：1200mm×1200mm。

四、计算模板组合惯性矩1、截面组合重心组合构件几何特征：6mm厚面板：A1=0.6×120=72cm2，I1=2.16cm4；槽钢[160×63×6.5骨架：

A2=21.962cm2，I2=866.2cm4；角钢∠75×50×5加劲肋：A3=6.125cm2，

I3=34.86cm4，yo=2.4cm；两条75×6筋板：

A4=9.0cm2，I4=42.2cm4；总横截面积：A=A1+A2+A3+A4=109.08cm2；设组合重心距离板面为x，则：Ax=0.3A1+8.6A2+3.0A3+4.35A4得到：x=2.46cm。四、计算模板组合惯性矩2、组合惯性矩I组合惯性矩I=（I1+I2+I3+I4）+

（2.162A1+6.142A2+0.542A3+1.892A4）=945.4+1197.36=2143cm4。24.6五、验算模板抗弯强度和挠度计算宽度：L=120cm；允许弯曲挠度：[ω]=120/500=0.24cm=2.4mm；模板用钢材材质均为：Q235；其弹性模量：E=2.1×105N/mm2=2.1×106Kg/cm2；允许弯曲拉应力：f=210Mpa；其抗剪切强度：[fV]=120Mpa。1.验算方法一：按四边固定板结构计算其受力结构如右图所示。（1）验算弯曲拉应力由Lx/Ly=1查表得挠度和弯矩系数为：Kf=0.00127，KMx=0.0176，KMy=0.0176。L=120cm宽荷载:q=120cm×0.7862kg/cm2=94.34kg/cm；板跨中弯矩：Mx=My=KMxqL2=0.0176×94.34×1202=23910Kg-cm；Mx（V）=My（V）=Mx+νMy=31083kg-cm；ν—泊桑比，钢材取0.3；最大弯曲拉应力：σmax==205kg/cm2=20.5Mpa；结果﹤f=210Mpa，弯曲抗拉强度满足要求。1.验算方法一：按四边固定板结构计算挠度四、计算模板组合惯性矩24.6141.4（2）最大挠度验算荷载取1m板宽:q=78.62kN/m2=0.079N/mm2；模板刚度等效厚度：h==59.8mm

（L=120cm）

模板刚度：

=4.11×109N-mm（ν—泊桑比，钢材取0.3）跨中挠度：ω=Kω=0.00127×(0.079×12004)÷（4.11×109）=0.051mm，满足要求。1.验算方法一：按四边固定板结构计算挠度2.验算方法二：按两端固定板梁结构计算（1）验算弯曲拉应力最大弯矩：MA=MB==113213kg-cm。最大弯曲拉应力：σmax==804.8kg/cm2=80.5Mpa﹤f=210Mpa，弯曲抗拉强度满足要求。其中：计算跨度-L=120cm均布荷载-q=120cm×0.7862kg/cm2=94.344kg/cm（2）最大挠度验算跨中最大挠度