墩柱模板计算书-midas-civil

墩柱模板计算书
一、计算依据
1、《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
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》(TB10210-2001)
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》(TBJ211-86)
6、《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)
7、《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)
8、《京沪高速铁路设计暂行规定》(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：15 C；
4、混凝土塌落度：16〜18cm ;
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增加, 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压头。

新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。

P max 72
1.6 72 2
2 1.6
40kPa
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》（TB10210-2001）中规定，新浇混
凝土对模板侧向压力按下式计算：
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=0.22 Y0K1K2V1/2
Pmax = Y
式中：
Pmax ---- 新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2 ）
Y-----混凝土的重力密度（kN/m3 ）取25kN/m3
t0 -- 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（m）;
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，当塌落度小于30mm时，取0.85 ;
50 〜90mm 时，取 1 ; 110 〜150mm 时，取1.15。

Pmax=0.22 Y°K1K2V1/2=0.22 X25 x 8 X1.2 X1.15 x 21/2=85.87 kN/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二K1K2K3W0
W------风荷载强度（Pa）；
1 2
W0——基本风压值（Pa）, 8级风风速v=17.2〜20.7m/s ;
K1------风载体形系数，取K1=0.8 ;
K2------风压高度变化系数，取K2=1 ;
K3——地形、地理条件系数，取K3=1 ;
W0—V2— 20.72267.8Pa
1.6 1.6
W=K1K2K3W0=0.8 X267.8=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。

四、荷载组合
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1:①+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：
100mm
表1规格
杆件型号材质
面板6mm厚钢板Q235
法兰14mm厚钢板Q235
拉筋
直径25mm精扎螺纹钢
竖肋10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，顶部高出混凝土面处顺
桥长方向设4道水平拉筋
立面侧面
图2墩帽模板有限元网格模型
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
max 71MPa< 14°MPa，强度满足。

3 ）纵、横肋强度计算
墩帽模板纵横肋采用100 x iQmm钢板，其在荷载组合一作用下应力
见图5
图5纵、横肋应力图
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max 58MPa< 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
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图6面板应力图max 24MPa< 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。

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图7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2mm，为顺桥方向
6）拉杆强度计算
拉杆采用© 25精扎螺纹钢筋，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，如只设一道拉杆，其最大拉应力为284MPa，只能采
用精扎螺纹钢。

如设二道拉杆，其最大拉应力为177MPa。

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。

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max
75MPa<
140MPa ，强度满足
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16a ，在荷载组合1作用下应力见图11
图11大背楞应力图
3 ）纵、横肋强度计算
墩帽模板纵横肋米用100 x 10mm 钢板，其在荷载组合一作用下应力
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见图12
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图12纵、横肋应力图
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89MPa<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
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图13面板应力图
max 59MPa
<
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14
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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 向。

6）拉杆强度计算
拉杆采用© 25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 142MPa 。

拉杆应力见下图。

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。

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平面
图16墩身模板有限元网格模型
图17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25a ，在荷载组合1作用下应力见图18
图18大背楞应力图
max
91MPa
<
14
°MPa ，强度满足。

3 ）竖、横肋强度计算
墩身模板横肋采用100 x 1Qmm 钢板，竖肋采用10号槽钢，其在荷载 组合一作用下应力见图19
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max
112MPa
4）面板强度计算
图19纵、横肋应力图
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
20。

图20面板应力图
ma
x
35MPa
<
210MPa
，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
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
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图21节点位移图
拉杆采用© 25精扎螺纹钢筋，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，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© 25精扎螺纹钢。

如设2道，其应力为165 MPa
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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
max
104MPa<
140MPa
，强度满足。

max
200MPa。

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16a ，在荷载组合1作用下应力见图25。

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图25大背楞应力图
3 ）竖、横肋强度计算
墩身模板横肋采用100 x 1Qmm 钢板，竖肋采用10号槽钢，其在荷载 组合一作用下应力见图26
图26纵、横肋应力图
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）面板强度计算
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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
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图27面板应力图
讪46MPa< 140MPa，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
从图中看出，模板在荷载组合2作用下最大位移为2mm，为顺桥方向
6）拉杆强度计算
拉杆采用© 25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124MPa
图29拉杆应力图
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，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© 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1m , 1m 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© 25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0.5m。

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。