沉箱模板计算汇总.docx
《沉箱模板计算汇总.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沉箱模板计算汇总.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
沉箱模板计算汇总
A港池沉箱模板计算书
编制单位：
第六项目部
编制日期：
2005.6.7
沉箱模板计算
一、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P2两部分组成。
根据规范推荐的公式，采用插入式振捣器时，砼最大侧压力为：
Pmax=P1+P2
Pmax=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）
5
10
15
20
30
Kt
1.53
1.33
1.16
1.0
0.74
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+P2
Pmax=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/m2
Pmax=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/cm2
2.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，则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-cm
M0y=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=0.3
Bc=Eh3/12（1-μ2）
=2.1*106*0.53/12（1-0.32）
=24038cm
fmax=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=38.64
kg/cm。
内力计算：
M=ql2/8=38.64×4762/8=1094362kg-cm
Ι=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/cm2
d=（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=9196kg
A=0.7854×（3.62-2.42）=5.65cm2
б=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-cm
W=bh2/6=（1×102/6）×2=33.33cm3
б=M/W=36000/33.33=1081kg/cm2≤[б]
强度计算：
τmax=1.5P/A≤[τ]
式中：
A=1×10×2=20cm2
τmax=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则M=αqL2
M=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=8.3cm
Q=qL=2×300=600kg
τmax=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则M=αqL2L=400cm
M=αqL2=0.15×5.63×4002=135120kg-cm
强度计算：
б=M/W≤[б]W=80.5×2=161cm3
б=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=12cm
τmax=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=1126cm4
fmax=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）=10.21cm2
λ=μl/ii=（I/A）1/2
I=π/64（D2-d2）=π/64（72-62）=54.24cm4
i=（I/A）1/2=（54.24/10.21）1/2=5.3cm
λ=μl/I=1×300/5.3=56.6取Φ=0.80
Φ[б]=0.8×1700=1360kg/cm2
б=P/A=5000/10=500kg/cm2≤Φ[б]=1360kg/cm2
9、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=1
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，则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=0.3
Bc=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=38.64
kg/cm。
内力计算：
2、内模螺栓架计算（如下图所示）
公式：
б=My/I≤[б]
式中：
M=PL=5100×10=51000kg-cm；Y=5cm
I=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-cm
W=101×4=404cm3
б=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=50.6cm3
б=M/W=7000/50.6=1384kg/cm2
强度计算：
τmax=QS/Id≤[τ]
式中：
I=101.3×2=202.6cm4；d=0.5cm
S=4.3*0.8*（4-0.8/2）+3.2*0.5*1.6=14.944cm3
τmax=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
见下图所示：
强度计算：
б=P/A≤[б]
式中：
P=3500kgA=1×20=20cm2
б=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=460cm
M=qL2/8=2×4602/8=52900kg-cm；W=101cm3
б=M/W=52900/101=524kg/cm2≤[б]
（7）内模工作平台框架吊装计算
内模自重按10t计，三点同时受力，每点承受3.5t，框架采用Φ83×5钢管，如下图所示：
强度计算：
б=P/A≤[б]
式中：
P=3500kg；A=0.7854×（8.32-7.32）=12.25cm2
б=P/A=3500/12.25=286kg/cm2≤[б]
焊缝强度验算：
根据下面的计算结果，框架顶板、吊点及下端节点板焊缝不需验算。
（8）内模平台框架吊点计算（所有吊点可用同一种）如下图所示：
强度计算：
б=P/A≤[б]；式中：
P=3500kgA=2×5=10cm2
б=P/A=3500/10=350kg/cm2≤[б]
强度计算：
τmax=1.5P/A1≤[τ]；式中：
A1=2×4=8cm2
τmax=1.5P/A1=1.5×3500/8=657kg/cm2
焊缝强度验算：
τ=N/0.7hfLf≤[τth]=1200kg/cm2
式中：
N=3500kg；hf=6mm；Lf=160mm
τ=N/0.7hfLf=3500/0.7×0.6×16=521kg/cm2≤[τth]
（9）框架拆模时抗弯计算（如下图所示）
每片内模重2t。
计算内力：
∑X=0RBX=0
∑XA=0RByL=GL
RBy==G=2000kg
受力分析结果表明，内模框架不产生弯矩，但内模框架顶部的紧张器，需要和框架顶部的节点板对应。
计算：
王瑞祥
审核：
陈伟
2005.6.7
升级会员 