大模板工程计算实例

大块钢模板工程计算实例

中铁九局集团有限公司：刘东跃

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 ，混凝土重度密度26KN ／m 3，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=15O C 。

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、模板上的最大侧压力

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

①由公式（8-1）得：5.02122.0V t F O C ββγ==5.021)15

200(22.0V T C ββγ+ = 0.22×26（200÷（15+15））×1×1.15×20.5

=62.02KN ∕m 2

②由公式（8-2）得：F=r C H=26×3.74=97.24 KN/m 2

按最小值计算，故最大侧压力为62.02KN/m 2。

2、有效压头高度

由公式（8-3）得：C F

h γ==62.02÷26≈2.39m

故有效压头高度为2.39m 。

二、模板计算荷载

1、新灌混凝土的最大侧压力q 1=F=62.02KN/m 2；

2、混凝土的灌注冲击力荷载q 2=1.0KN ∕m 2；{依据（JGJ166-2008）《浇筑施工扣碗

式钢管脚手架安全技术规范》取值}。

3、混凝土内部振捣荷载q 3=2.0KN ∕m 2；{依据（JGJ166-2008）《浇筑施工扣碗式钢

管脚手架安全技术规范》取值}。

模板计算荷载q=(1.2q 1+1.4（q 2+q 3）)= 78.62KN ∕m 2=0.7862kg/cm 2。

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。钢模板结构示意图如图8.2所示。

根据图8.2所示，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。其横截面结构示意图如图8.3所示。

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=21.95cm2，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。

2、组合惯性矩I

组合惯性矩I=（I1+I2+I3+I4）+（2.162A1+5.542A2+0.542A3+1.892A4）

=945.4+1043.54

=1989cm4;

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[f V]=120Mpa。

(一)、验算方法一：按四边固定板结构计算

其受力结构如图8.4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：

K f =0.00127，K Mx =0.0176，K My =0.0176。

L=120cm 宽荷载：

q=120cm ×0.7862kg/cm 2=94.34kg/cm ；

板跨中弯矩：M x =M y =K Mx qL 2=0.0176×

94.34×1202=23910Kg-cm ；

M x （V ）=M y （V ）=M x +νM y =31083kg-cm ；

ν—泊桑比，钢材取0.3；

最大弯曲拉应力：

σmax =I y M x max =232kg/cm 2=23.2Mpa ； 结果﹤f=210Mpa ，弯曲抗拉强度满足要求。

抗剪强度检算略。

2、最大挠度验算

荷载取1m 板宽，q=78.62kN/m 2=0.079N/mm 2；

根据图8.3算得模板刚度等效厚度：h=312L

I =58.4mm （L=120cm ）。 模板刚度)

1(1223

ν-=Eh B C =3.83×109N-mm （ν—泊桑比，钢材取0.3）； 跨中挠度：ω=K ωc

B qL 4

⨯=0.00127×(0.079×12004) ÷（3.83×109） =0.054mm ，满足要求。

（二）、验算方法二：按两端固定单项板梁结构计算，其荷载如图8.5所示。 计算跨度取L=120cm 。均布荷载为：

q=120cm ×0.7862kg/cm 2=94.344kg/cm ；

1、验算弯曲拉应力

最大弯矩：M A =M B =122

qL =113213kg-cm 。

最大弯曲拉应力：

σmax =I

y M x max =804.8kg/cm 2=80.5Mpa ，﹤f=210Mpa ，弯曲抗拉强度满足要求。 2、验算挠度

跨中最大挠度EI qL 384max 4

=ω=（94.34×1204）÷（384×2.1×105×1989）=1.2mm ，

满足要求。

实际为双向板，实际应力、挠度会小很多。

（三）、验算方法三：按单项多跨超静定结构板计算