MIDAS墩柱模板设计计算书.docx
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MIDAS墩柱模板设计计算书
MIDAS墩柱模板设计计算书
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》（GB50017—2003）
二、设计参数取值及要求
1.混凝土容重:
25kN/m3;
2.混凝土浇注速度:
2m/h;
3.
浇注温度:
15X;
5.混凝土外加剂影响系数取1.2;
6.最大墩高17・5m;
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
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）中规定,新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算:
max
PmiX=上—空l=40kPa
0+1.62+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.22YtoKiK2V1/2
Pmax=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/m3
to……新浇混凝土的初凝时间（h）;
V■•…■混凝土的浇灌速度（m/h）;取2m/h
h……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⑴）；
K1……外加剂影响修正系数,掺外加剂时取1.2;
K2……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1.150
Pmax=0.22Yt0KlK2Vl/2=0.22x25x8xl.2xl.l5x21/2=85.87kN/m2
h=Pmax/y=87.87/25=3.43m
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=K1K2K3WO
W……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=K1K2K3W0=0.8x267.8=214.2Pa
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；
1新浇注混凝土对侧面模板的压力
2倾倒混凝土时产生的荷载
3风荷载
荷载组合I：
①+②+③（用于模板强度计算）
荷载组合2:
①（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
FH牛
型号
材质
面板
6mm厚钢板
Q235
14mm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
Q235
1.墩帽模板计算（墩身厚2・8m）
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。
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。
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图4大背楞应力图
anm=71MPa<[3）纵、横肋强度计算
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=24MPav[b]=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
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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177MPae
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。
平面
图9墩帽模板有限元网格模型
图10墩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16ar在荷载组合1作用下应力见图lle
S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。
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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<[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140
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2：
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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。
立面
图15拉杆应力图
3、墩身模板计算（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25ar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20o
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165MPa。
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16ar在荷载组合1作用下应力见图25。
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a*'：
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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26。
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图26纵、横肋应力图
b唤=200MPa
0
4）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
r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2m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高的模板竖向设3层.2m及1.5m高的模板竖向设2层■间距lm,lm及0.5m高的模板竖向设1层。
墩帽模板中间流水槽位置水平设一道拉筋,采用＜p25精扎螺纹钢,竖向设3层•顶部高出混凝土面100mm处顺桥长方向设4道水平拉筋,水平间距0・5in。
经计算,2m及1.5m高桥墩模板横肋采用10mm厚钢板.其它可采用8mm厚钢板。
按投标文件的要求在墩身模板中间流水槽位置水平设一道拉筋•经计算得知拉杆的最大拉应力达到284MPa,超过Q345钢材的容许拉应力,
故拉杆采用精扎螺纹钢。
经有限元分析及构造要求,环肋应采用断横不断纵的方式。
具体尺寸及构造详见桥墩模板方案图。
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