桥涵施工中的模板受力结构检算

时间：2020-12-13 08:08:32　来源：柠檬阅读网本文已影响人

(中铁六局集团呼和铁建公司，内蒙古呼和浩特 010000)
摘要：根据以往模板施工中的支护、加固大多沿用传统经验，缺乏理论计算依据的问题，介绍了模板受力演算过程以及指导现场施工后所取得的成效。
关键词：铁路桥涵；
模板；
受力检算
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)08—0157—02
1 工程概况

呼和浩特市东二环路立交桥位于呼市东郊京包线K647+279处，结构布置为8～16＋16～8m，是穿越京包铁路大动脉、连接呼市主干道二环路的框架公铁立交桥，桥长11.9m，主体结构为C35钢筋混凝土箱桥，分上下行两座，每座箱桥自重2 080t，总体积1 649m³。在混凝土浇注施工前，需要对模板进行加固、支护，而施工人员往往凭个人的施工经验进行作业，其采用的方案一般也没有经过理论计算。本工程在支模施工前，先对各种支护方式进行受力计算，然后选出合适的施工方案。
2 施工方案
2.1 材料选用

模板为1 500×1 050mm钢模板；
大、小楞材质为美国松，截面尺寸：大楞为120×180mm，小楞为100×120mm；
加固用槽钢h＝140mm、d＝4mm，支撑及加固钢管外径45mm，壁厚4mm，加固螺栓用Φ14mm对拉螺栓。
2.2 支模方法
侧壁：在模板上间隔750mm尺寸钻孔（如图1所示），支模后在孔两侧垂直方向用钢管、槽钢、螺栓加固。
顶板：采用满堂脚手架支护（如图2所示），大小楞间距通过捡算决定。
3 模板结构检算
3.1 模板侧压力压力计算
F＝0.22 γ t₀ β₁β₂V^1/2
＝0.22×25×［200/（15＋15）］×1.20×1.0×0.81/2
＝39.35KN/m²
3.2 对拉螺栓计算
选用Φ14mm对拉螺栓：
P＝F•A＝39.35×0.75×0.6＝17.71KN
容许拉力P₀＝17.8KN
P＜P₀ 满足要求
3.3 侧模横楞计算 
荷载计算：按三跨连续梁计算
q＝39.35×0.6×10³＝23.61N/mm
M＝（1/10）ql²＝（1/10）×23.61×750²
＝1328062.5N•mm


横管的选用及计算：横管选用外壁45mm，壁厚4mm。


σ＝M/W＝1328062.5/2×4.86×10³
＝136.63N/mm²
σ＜［f］＝210N/mm²
强度满足要求：
W＝ql⁴/150EI
＝23.61×750⁴/2×150×2.1×10⁵×10.93×10^4
＝1.08mm＜L/400
刚度满足要求。
3.4 顶板计算
3.4.1 荷载计算
钢模板及连接件 750N/m²
新浇混凝土重 20 000N/m²
施工荷载 2 500N/m²取大楞间距900mm，小楞间距750mm
按三跨连续梁计算：
q＝23250×0.75＝17437.5N/m
M＝（1/10）ql^2
＝（1/10）×17437.5×10^-3×900²
＝1412437.5N•mm
3.4.2 大、小楞的计算：
选用美国松，大楞截面尺寸：120×180mm
小楞截面尺寸：100×120mm
小楞结构捡算：
W＝（1/6 ）bh²＝（1/6）×100×120²
＝2.4×105mm³
I＝（1/12）bh3＝（1/12）×100×120³
＝1.44×10⁷mm^4σ＝M/W＝1412437.5/2.4×10⁵＝5.89N/mm²
σ＜［σ］＝13N/mm²
强度满足要求。
W＝ql⁴/150EI
＝17.4375×9004/150×9000×1.44×107
＝0.61mm<L/400
刚度满足要求。
大楞结构检算：P＝17.4375×900＝15693.75N
按最不利荷载计算：
M＝K_m Pl＝0.321×15693.75×900
＝4533924.4N•m[ZK)]
W＝（1/6） bh²＝（1/6）×120×180²
＝6.48×10⁵mm^3
I＝（1/12）bh³＝（1/12）×120×180³
＝5.832×10⁷mm⁴
σ＝M/W＝4533924.4/6.48×105＝7.0N/mm^2
σ＜［σ］＝13N/mm²
强度满足要求。
W＝K_mFl³/100EI
＝1.838×15693.75×900³/100×9000×5.832×10⁷
＝0.4 mm＜L/400
刚度满足要求。

＝1.5×20731.4/120×180＝1.44N/mm²
τ>fV＝1.4N/mm^2

但fV为顺纹抗剪强度，按经验推算，横纹抗剪应力应大于1.44N/mm2，剪应力满足要求。

3.5 槽钢强度计算
M＝（1/4）pl＝（1/4）×17.71×10³×80
＝354200N•mm
W＝（1/6 ）bh²＝（1/6）×100×4²＝26.67mm³
I＝（1/12）bh³＝（1/12）×100×4³＝533.33mm^4
σ＝M/W＝354200/26.67＝13281 N/mm²
σ>［σ］＝210N/mm²
不满足要求。
增加一块100×100×10mm钢垫板
W＝(1/6)bh²＝(1/6)×100×142
＝3266.7mm³
I＝（1/12）bh³＝（1/12）×100×142
＝22866.7mm⁴
σ＝M/W＝354200/3266.7＝108.4N/mm²
σ<［σ］＝210N/mm²


强度满足要求。
W＝Fl³/48EI
＝17.71×10³×80³/48×2.1×10⁵×22866.7
＝3.9×10^-2mm＜L/400

刚度满足要求。
3.6 檐板计算

选用∠50×4mm角钢2根，间距900mm，按三跨连续梁计算：
q＝23250×0.9＝20.925N/mm
M＝（1/10）ql2＝（1/10）×20.925×5002
＝523125N•mm
σ＝M/W＝523125/2×2.56×10³
＝102.2N/mm²
σ <［σ］＝210N/mm²
强度满足要求。
W＝ql⁴/150EI＝20.925×500⁴/150×2.1×10⁵×9.26×2×10⁴
＝0.224mm＜L/400

刚度满足要求。
4 应用成效

以往模板施工中，其支护、加固大多沿用传统经验，缺乏理论计算依据，而施工人员为防止跑模，往往将支护的间距计划得很选，以求加大保险系数，这样不光增加了支护材料的使用量，增加了周转料费用，也相应增加了支、拆模所用的劳动用工，延长了施工工期。

本工程模板施工采用上述检算结果后，实际施工中顶板支撑间隔尺寸由过去惯用的600mm改为900mm，仅此一项减少支护钢管、天托使用1 350根，减少大小楞所用木材约10.3m3，减少支、拆模工天240个工日，从而减少了周转料租赁费、材料费、人工费约4万元，减少工期8天，取得了较好的经济效益。
此外，通过理论计算选择模板施工方案，用数据来说话，不光改变了过去凭经验施工的习惯，也为开展科学施工，优化项目管理进行了有益的尝试。
［参考文献］
［1］裘伯勇，等.桥梁工程［M］.北京：中国铁道出版社，2001.
［2］建筑施工手册编写组.建筑施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1992.
［3］周水兴，等.路桥施工计算手册［M］.北京：中国交通出版社，2001.5.

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