桥梁施工常用计算培训资料

2013中交路桥南方工程有限公司桥梁施工常用计算培训资料中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/1薄壁墩翻模施工模板计算实例中交路桥南方技术质量部李玲玉1工程概况XXX大桥基本概况，墩身形式及布置情况，翻模施工墩身结构形式及布置情况及最大高度等数据。墩身采用翻模施工，墩身施工每模浇筑时间约4小时，每模浇筑高度4.5m，平均浇筑速度h/m.V1251。墩身采用C40混凝土，侧压力计算时不考虑钢筋荷载，则混凝土的重力密度3024m/KN.c。混凝土浇筑采用塔吊提升料斗施工，料斗容积0.8m³，浇筑混凝土坍落度100-140，不掺加减水剂，施工期间最低温度10℃。2计算依据1、《XXX项目两阶段施工图》；2、《建筑工程大模板技术规范》JGJ74-2003；3、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011；4、《钢结构设计规范》GB50017-2003；5、《路桥施工计算手册》、《建筑施工计算手册》；6、《XXX总体施工组织计划》。3技术标准表3-1钢材强度设计值（MPa）钢材抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压（刨平顶紧）fce备注牌号厚度或直径（mm）Q235≤16215125325面板、肋＞16~40205120Q345≤16310180400拉杆＞16~35295170＞35~50265155依照JTG/TF50-2011，验算模板、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；中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/22、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。4荷载组合及计算4.1荷载计算1、新浇筑混凝土对模板的侧压力Pc计算依照《建筑工程大模板技术规范》JGJ74-2003采用内部振捣时，新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力按下列两公式计算取最小值：HVtFcc2/121022.0；依照工程概况中所述内容有011.，1512.，新浇混凝土初凝时间81510200152000tt；22212/1210010854024525112511510182422022.0minm/KN...Hm/KN.....VtFc/c；图1模板承受测压荷载布置图（单位mm、KN/㎡）故新浇筑混凝土侧压力最大值为51.52KN/㎡；中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/3倾倒混凝土产生侧压力最大值25251m/KN.Pc，混凝土有效压头1520245251...Fhc；2、依照JGJ74-2003倾倒混凝土时产生的水平荷载204m/KN.Pq。3、依照JGJ74-2003振捣混凝土产生的荷载204m/KN.Pz。4.2荷载组合依照JTG/TF50-2011、JGJ74-2003模板设计时考虑如下三类荷载：新浇筑混凝土对模板的侧压力Pc、倾倒混凝土时产生的水平荷载Pq、振捣混凝土产生的荷载Pz，并按照式4-1、4-2的组合形式进行组合。模板承载能力验算荷载效应组合：Pz.Pq.Pc.Sqd4141214-1；模板抗变形能力验算荷载效应组合：Pc.Sgd014-2；4.3组合计算模板强度验算时，依照式4-1作用在有效压头范围内：220273040441525121211040441m/KN.)..(...Sm/KN.)..(.Sqdmaxqdmin；依照式结合规范4-1，作用在有效压头下：28261525121m/KN...Sqdy；5结构设计及验算5.1模板结构设计由于墩身外露面结构，面板整体变形值≤1.5mm，模板结构采用6mm厚钢板做面板，[8槽钢做竖肋，-10×80钢板带做隔板，][12.6槽钢做背楞，详细结构布置见图2所示。参照《建筑施工计算手册》中关于大模板计算，面板验算按照双向约束，即两端固结，两端铰接约束形式考虑计算。隔板结构简化为均布荷载作用下简支梁形式，竖肋结构形式简化为均布荷载及线性荷载两种情况下多跨连续梁形式，背楞结构计算模型简化为多跨连续梁形式，各种工况均计算其最不利情况。中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/461.825258@360=288037540040052540032580080032573.0211.2有效压头范围内h=2150有效压头以下2350强度验算荷载组合强度验算荷载组合图2模板结构布置图（单位mm）5.2结构设计验算1、面板验算面板采用6mm厚钢板，计算时按两边简直两边固定板的结构形式计算，计算示结构简图见右图所示。通过有限元分析得，面板最不利位置处于有效压头下部，均布荷载作用位置。对照右图则有7140525375./l/lyx，查《建筑施工计算手册》附表2-18得03760.Kx，00750.Ky，002410.Kw，单位宽度均布荷载：面板强度验算mm/N.S.qqdyqd06182001，面板刚度验算mm/N.qgd051520，钢材泊松系数30.。单位板的截面抵抗矩3226616161mmbhW，式中：单位板的宽度mmb1，板的厚度mmh6。面板强度验算，WMmax5-1；mm.N...lqKMmm.N...lqKMyqdyyxqdxx791275250618200075087326375061820037602222；对泊松系数不等于0的材料需对跨中最大弯矩值进行修正，参照计算手册按式)MM,MM(Maxyxyx进行修正，即：中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/5mm.N.mm.N....MMmm.N....MMMaxMyxyxmax213658522579127873263021365791273087326；面板的正应力MPafMPa..WMmax2158660621365＜，面板强度满足规范及施工要求。面板刚度验算，04BlqKgdw5-2；式中KBX为刚度验算时荷载组合值，2051520mm/N.Pcqgd，mml375，0B构件刚度mm.N.).(.)(EhB3407472530112610062112235230。mm.lmm....BlPKBKBXlKcww7505006003407472537505152000241040404＜，面板刚度满足规范及施工要求。2、隔板验算隔板采用10mm厚，80mm宽钢板带。图3隔板结构计算简图隔板作用影响宽度为mmb400，则mm/N..bCZLqx7324061820400，计算跨径取最不利位置mml375，隔板截面抵抗矩68010622bhW3710666mm.。则mm.N.qlM4347073757324818122；MPafMP..WM215a7540710666434707＜，结构强度满足规范及施工要求。mm.lmm...EIqlmax75050006080101006238412375400051520538453544＜，结构中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/6刚度满足规范及施工要求。3、竖肋验算竖肋采用[8槽钢，竖肋间距以360mm为控制基准，按从中至边顺序排列，多余部分延续到边上，详见图2所示。纵肋强度验算分两种工况：1、顶部模板上，上部处于有效压头作用范围内，下部受均布荷载作用；2、中部模板上，处于有效压头作用范围外，受均布荷载作用，计算时两种情况下取最不利值。纵肋刚度验算时，荷载取有效压头下部均布荷载作用。由于结构计算形式较为复杂，计算量较大，结构简化计算模型，采用SMSolver计算如下图4所示：中部模板竖肋顶部模板竖肋图4结构受力计算简图（单位KN，m）中部模板竖肋顶部模板竖肋图5竖肋弯矩图（单位KN，m）中部模板竖肋顶部模板竖肋图6荷载作用下各支点反力图（单位KN）如上图所示，结构最大弯矩值1.26KN.m，位于有效压头底端背楞处，结构最大变形值0.1mm，背楞承受最大支反力为17.85KN。MPafMPa..WMmax215025425325102616＜，竖肋的结构强度满足规范及施工要求。4、背楞验算模板背楞采用][12.6槽钢，与模板之间连接方式如右图所示，槽钢背之间间距40mm，供穿拉杆用。模板竖肋与背楞之间采用焊接连接，查阅相关手册对][12.6有4610777mm.I，3510231mm.W，竖肋传递的荷载简化为集中力作用背楞上，简化结构计算模型中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/7如图7所示，支座位置为拉杆作用，跨中处两侧背楞之间的连接螺栓忽略，计算时简化为边界条件简化为自由端。图7背楞结构计算模型（单位KN）弯矩位移图8背楞受力计算结果（单位KN.m）图9支点反力图（单位KN）由图8-图9可得，结构最大变形值为0.1mm，位于图9所示（1）号单元的跨中处，结构承受最大弯矩值m.KN.Mmax014，拉杆承受最大荷载KN.Fmax7146。MPafMPa...WMmax2150832102511001456＜，背楞的结构强度满足施工及规范要求。5、拉杆验算墩身混凝土浇筑时，模板上安装Φ20圆钢拉杆（拉杆选用Q345钢），结合图9计算所得支点反力计算结果：MPafMPa...AFmax295761481014310714623max＜，拉杆承载力安全系数98176148295..fnmax，拉杆强度满足规范及施工要求。中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/8图10拉杆及操作平台结构布置图6、操作平台计算模板操作平台采用Φ45×3钢管加工而成（基本参数为4410778mm.I，33899mmW），结构布置见图10所示，平台间距为m.l720，平台与模板之间采用M20螺栓连接。施工过程中，操作平台主要承受竖向荷载作用，同时平台要具备防水平荷载冲击能力，依据JGJ74-2003，要求平台能够承受201m/KN.qv竖向施工荷载，参考《建筑结构荷载规范》对平台承受水平荷载取m/KN.qh50。计算荷载组合系数：竖向施工荷载41.v，作用在栏杆上水平荷载70.h。作用在平台上竖向荷载m/KN...lqPvv72072001；作用在平台上水平荷载KN...lqPhh36072050；计算时添加荷载值为：KN...Pm/KN...PFhhvv252036070008172041，荷载布置方式见图11所示。平台钢管之间采用焊接工艺连接，结构计算模型简化时各杆件之间连接方式刚接，如右图（b）所示，模型中显示型式如右图（c）所示。中交路桥南方工程有限公司技术质量部1/9（a）结构计算模型（b）计算弯矩图（c）支反力及剪力图图11操作平台计算（单位：KN，m；标注尺寸mm）杆件承受最大弯矩值为m.KN.Mmax280，最大剪力KN.Vmax840，最大支反力KN.Fmax281平台钢管承受弯应力MPafMPa..WMmax21581713899102806max＜，剪应力MPafMPa...AVvmax12524483951084023max＜，结构强度满足规范及施工要求。连接螺栓的剪应力MPafMPa.../dFvmax1200422014310281242232max＜，连接螺栓强度满足施工及规范要求。5.3结构施工验算底部一节模板支撑最不利工况为，钢筋绑扎完后，下面的两节模板翻升至下底部模板上，此时顶部即中部两节模板的荷载及施工荷载全部由底部模板与已浇