承台钢模板计算书

承台钢模板计算书

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二零一八年三月

目 录

1、工程简介 ..................................................... 4

1.1、工程概况 ............................................... 4 1.2、模板结构形式 ........................................... 4 2、设计相关参数选定 ............................................. 5

2.1、计算目的 ............................................... 5 2.2、计算依据 ............................................... 5 2.3、主要控制计算参数 ....................................... 5 2.4、设计技术参数及相关荷载大小选定 ......................... 6

2.4.1、荷载类型 .......................................... 6 2.4.2、荷载组合 .......................................... 7 2.4.3、计算方法、模式 .................................... 8

3、模板结构计算 ................................................. 8

3.1模板结构传力路线说明 ..................................... 8 3.2面板计算 ................................................. 8 3.3竖肋计算 ................................................ 10 3.4横肋计算 ................................................ 11 3.5龙骨计算 ................................................ 12 3.6对拉拉杆计算 ............................................ 14 3.7模板底部限位受力 ........................................ 14 3.8模板外侧斜撑计算 ........................................ 15 4、模板抗倾覆计算 .............................................. 16

5、计算结果汇总 ................................................ 16 6、结论 ........................................................ 17

承台钢模板计算书

1、工程简介

1.1、工程概况

承台结构尺寸为7.57.53.0m(长宽高），承台一次浇筑完毕，混凝土浇筑速度约1m/h，初凝时间约12小时。

1.2、模板结构形式

承台采用大块钢模板组拼而成，模板之间设对拉拉杆，模板与基底接触处采用限位措施将模板底部固定。单个侧面分成4块模板，各块之间采用M20普通螺栓连接形成整体。两侧模板垂直相交连接处设置阳角角模板，用拉杆连接固定。

模板面板采用6mm厚钢板；竖肋采用[10槽钢，间距375~400mm；横肋及各块四周边肋采用100mm高 、10mm厚钢板带，间距500mm；沿承台高度方向设三道2[25a龙骨（背楞），间距1000mm，顶底层龙骨距承台顶底边缘均为500mm；对拉拉杆采用φ32钢筋，固定在龙骨上，拉杆最大间距1950mm。模板结构布置图如图1.1所示。

2000150020002000250BZ-CT-01BZ-CT-02500500500500500500侧视5001000500100050050050050050060012009001050400400400400400200075002503753753753751500105俯视200015001050180019507500195018006001200900角模3000

图1.1承台模板结构布置图

2、设计相关参数选定

2.1、计算目的

本承台模板设计首先为满足本项目承台施工需求。另外为实行物资统购，提高项目模板的通用性和周转材料利用效率，发掘模板剩余价值，本模板设计为下一步制定公司桥涵结构物模板通用图集，推行模板设计标准化工作提供基础资料。

2.2、计算依据

1.《钢结构设计规范》 GB 50017-2003； 2.《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011. 3.《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204 4.《建筑结构静力计算手册》

2.3、主要控制计算参数

模板材料采用Q235钢材，其弹性模量E＝2.1×105Mpa；钢材的强度设计值，根据钢材厚度按下表采用。

表2-1 钢材强度设计值

强度设计值 钢 材 抗拉、抗压和抗弯 构件钢号 厚度 mm ≤16 Q235 ＞16~40 ＞40~60 ＞60~100 f MPa 215 205 200 190 抗剪 fv MPa 125 120 115 110 325 端面承压 fce MPa 依照JTG/T F50-2011规范要求，计算模板、支架刚度时，其最大变形值不得超过下列允许值：

1.结构表面外露模板，挠度为模板构件跨度的1/400；

2.结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250；

3.支架受载后挠曲的杆件（横梁、纵梁），其弹性挠度值为相应结构计算跨境的1/400；

4.钢模板的面板变形值为1.5mm，钢棱和柱箍变形为L/500，B/500，（其中L为计算跨境，B为柱宽度；

模板在自重和风荷载等作用下的抗倾覆系数稳定性系数不小于1.3。

2.4、设计技术参数及相关荷载大小选定

2.4.1、荷载类型 1.承台模板混凝土侧压力

依照《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）采用内部振捣时，新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力为：

1 F0.22ct012V1/20.2225.0121.01.15175.9KPa ○2 FcH25.0375KPa ○1、○2式取较小值，得F75KPa，有效压头高度3m。 对比○

模板强度计算时将混凝土侧压力乘以1.2倍荷载系数，进行加载计算。

1.2F1.27590KPa

2.其他荷载计算

倾倒砼时水平冲击荷载Fq2KPa，模板强度计算时乘以1.4倍荷载系数，进行加载计算。

1.4Fq1.422.8KPa

风荷载Ff0.5KPa，风荷载乘以1.4倍荷载系数，进行计算。

1.4Ff1.40.50.7KPa

2.4.2、荷载组合

依照JTG/T F50-2011模板、支架设计时考虑下列各项荷载，并按照表3的规定进行组合。

表3-1 模板、支架设计计算的荷载组合 荷载组合 模板、支架结构类别 梁、板的底模板及支撑架、支架等 缘石、人行道、栏杆、柱、梁、板等侧模板 基础、墩台等厚大结构物的侧模板 强度计算 1+2+3+4+7+8 4+5 5+6 刚度计算 1+2+7+8 5 5 1.模板、支架自重；

2.新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力； 3.施工人员及施工设备、施工材料荷载； 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、流水压力、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。 根据荷载及其荷载组合，承台模板荷载计算图示意图如图2-1所示。

1.2F+1.4Fq=2.8MPah=3000mmF=75Fq=4KPa图2.1 承台模板荷载计算示意图

1.2F+1.4Fq=92.8MPa

2.4.3、计算方法、模式

模板结构设计采用极限状态法进行结构设计计算，所有钢材均采用Q235钢材，模板结构自重分项系数取1.2（1.0），砼侧面压力作用效应分项系数取1.2，砼振捣荷载作用效应分项系数取1.4，风荷载作用效应分项系数,取1.4。

3、模板结构计算

3.1模板结构传力路线说明

根据模板受力状态，模板结构传力路线为：

砼侧面压力、振捣荷载面板竖肋、横肋龙骨对拉拉杆模板底板限位装置

上述传力路线是在理想状态下，承台砼浇筑速度各面均一致，相对的两面砼侧压力传递给拉杆的拉力值一样，方向相反，模板形成自平衡体系。

实际承台砼浇筑施工时不可能处于理想状态，因此需要在模板外侧设斜撑，用于平衡承台砼两侧浇筑不平衡时产生的侧向压力差，以及模板在风荷载作用下保持平衡。

3.2面板计算

模板面板简化为四周固定在竖肋和横肋上的板，面板荷载实际为梯形荷载，

为简化计算，面板计算按均布荷载计算，荷载取值按承台底部最大处取值。面板竖肋最大间距400mm，横肋间距500mm，竖肋与横肋间距比为

lx/ly400/5000.8，查《建筑结构静力计算手册》表4-4，模板面板最大挠度

计算系数为0.00182，刚度计算时荷载取值q1F75KPa，面板单位宽度刚度值：

Eh32.1105635Bc41.510Nmm4.15KNm 2212(1)12(10.3)

式中E―弹性模量； h―板厚； ―泊桑比。 模板面板最大变形值为：

q1l475.00.4f0.001820.0018210000.8mmf1.5mm

Bc4.154查《建筑结构静力计算手册》表4-4，模板面板最大弯矩计算系数为0.0271，强度计算时荷载取值：

q21.2F1.4Fq1.2751.42.092.8KPa，

模板面板最大弯矩为：

MX0.0271ql220.027192.80.420.4KNm

模板面板最大弯曲应力为：

MX0.4106167MPaf215MPa1W240066

模板面板刚度与强度均满足施工要求。

3.3竖肋计算

竖肋简化为支撑在龙骨上的连续梁，竖肋最大间距s=400mm=0.4m，其刚度计算时荷载取值q1Fs750.430KN/m，其强度计算时荷载取值

q21.2F1.4Fqs92.80.437.12KN/m。

竖肋采用有限元计算软件进行计算，竖肋采用梁单元，在龙骨及竖肋底板施加竖向约束，按连续梁模型建模计算。

竖肋最大变形发生在第二道和第三道龙骨间跨中位置，最大变形-0.3mm

fl/5001000/5002mm，竖肋刚度计算加载及变形图如图3.3-1所示。

图3.3-1竖肋刚度计算加载及变形图（单位：mm）

竖肋最大组合应力为47.1MPa，最大剪应力为31.0 MPa，其组合应力图见图

3.3-2，剪力图见3.3-3。

图3.3-2 竖肋强度计算加载及组合应力图（单位：MPa）

图3.3-3 竖肋强度计算加载及剪应力图（单位：MPa）

3.4横肋计算

横肋简化为支撑在竖肋上的简直梁，竖肋最大间距即横肋跨径400mm，横肋间距500mm，最下面一道横肋受力最为不利，按偏于保守计算原则，取模板荷载底部最大值代替实际荷载进行加载。其刚度计算时荷载取值

q1Fs750.537.5KN/m，其强度计算时荷载取值

q21.2F1.4Fqs92.80.546.4KN/m。

模板横肋截面惯性矩：

bh310100I833333.3mm412123横肋最大变形：

5q1l4537.50.54103f0.17mmf500/5001.0mm 612384EI38421010833333.310横肋最大弯矩为：

11Mq2l246.40.521.45KNm88

横肋最大弯曲应力为：

MX1.4510687.0MPaf215MPa1W2101006

横肋最大剪力为：

V11q2l46.40.511.6KN22

横肋最大剪应力为：

VS4V411.610315.5MPafv125MPaIb3A310100模板横肋刚度与强度均满足施工要求。

3.5龙骨计算

龙骨简化为支撑在拉杆上的连续梁，龙骨间距s=1000mm=1m，按偏于保守计算原则，取模板荷载底部最大值代替实际荷载进行加载。其刚度计算时荷载取值

q1Fs75175KN/m，其强度计算时荷载取值

q21.2F1.4Fqs92.8192.8KN/m。

龙骨采用有限元计算软件进行计算，龙骨采用梁单元，在拉杆位置施加竖向

约束，按连续梁模型建模计算。

龙骨最大变形-0.8mmfl/4001800/4004.5mm，龙骨刚度计算加载及变形图如图3.5-1所示。

图3.5-1 龙骨刚度计算加载及变形图（单位：mm）

龙骨最大组合应力为124.2MPa，最大剪应力为50.0 MPa，其组合应力图见图3.5-2，剪力图见3.5-3。

图3.5-2 龙骨强度计算加载及组合应力图（单位：MPa）

图3.5-3 龙骨强度计算加载及剪应力图（单位：MPa）

龙骨拉杆位置最大支撑反力为162.3KN，其反力图见图3.5-4。

图3.5-4 龙骨支撑反力图 （单位：KN）

3.6对拉拉杆计算

根据龙骨计算中最大支撑发力162.3KN，计算拉杆最大拉应力为

F162.3103201.8MPafsk235MPa，满足要求。

1A32243.7模板底部限位受力

单根竖肋底部位置支撑反力为4.5KN，其反力图见图3.7-1。

图3.7-1 竖肋支撑反力图 （单位：KN）

底部采用预埋在垫层中的φ22圆钢进行限位，钢筋剪切应力

4F44.510315.8MPa，满足要求。

3A3122243.8模板外侧斜撑计算

模板一侧的风荷载为1.4FfA1.40.537.515.8KN，另外考虑两侧砼浇

1筑不均匀，高度相差50cm的侧压力FcHA25.00.50.57.523.4KN，

2两个压力的和15.823.439.2KN，由模板外侧斜撑承受。

斜撑上撑在最上层龙骨上，上端距地面高度2.5m，与地面成45°角，一侧承台侧面设两根2I20a斜撑，斜撑长度L354cm。斜撑为压弯构件，一侧斜杆轴向分力N与水平分力F均为NF39.2cos45/213.9KN，斜撑底部最大弯矩为MFL13.93.5449.1KNm。斜撑采用2I20a，其截面面积A7120mm2，弯截面积W474000mm3，强轴回旋半径ix81.6mm，弱轴回旋半径iy54.0mm， b类截面，截面强轴塑性发展系数1.05。

计算长度l3540mm，长度系数u1，强轴长细比xul1354043，ix81.6

轴心受压稳定系数x0.887；弱轴长细比y系数y0.774。

参数NEx'ul1354066，轴心受压稳定iy54.02EA22.110571203725610N7256KN，斜撑轴向压221.11.143力N=13.9KN，弯矩M49.1KNm。

弯矩平面内稳定性：

mxMxNxAW(10.8N)NEx'13.91031.049.1106 0.88771201.05474000(10.813.9)72562.298.8101.0MPaf215MPa弯矩平面外稳定性：

MNtxxyAbW13.91031.049.11060.70.77471201.04740002.572.5101.0MPaf215MPa

满足要求。

4、模板抗倾覆计算

模板抗倾覆力矩为模板重量×力臂=150×（7.5/2+2.5）=937.5KN·m，倾覆力矩为模板一侧的风荷载×力臂=0.5×7.5×3×3.0/2=16.9KN·m，模板抗倾覆稳定系数为：K=937.5/16.9 =55，满足要求。

5、计算结果汇总

模板各构件计算结果汇总如下表：

表5-1 模板结果汇总表

项目名称 面板 竖肋 横肋 龙骨 拉杆 斜撑 变形（mm） 0.8 0.3 0.17 0.8 组合应力（MPa） 215 47.1 87.0 124.2 201.8 101.0 剪应力（MPa） 31.0 15.5 50.0 备注：由于斜撑稳定性应力大于组合应力，表中斜撑稳定性计算强度代替组合应力值。

6、结论

根据以上计算结果表明，该承台模板刚度、强度、稳定性满足施工要求。