沉箱模板计算.doc

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1、沉箱模板计算1、外模板设计资料沉箱外侧模板长10.00m,高5.00m,模板采用大型钢模板，重约 4.5t。面 板采用5mml厚钢板，横肋采用8，间距0.42m；竖肋为-6 x 80mn扁钢，间距0.42m； 立围令采用8，围令后为桁架结构，桁架宽 0.65m,间距0.8m，桁架为双8结 构，上、下均设M22对穿螺栓。现对该模板刚度、强度进行验算，并选用合适的 拉条。2、模板侧压力计算模板的侧向压力主要是由新浇筑的砼对模板产生的侧压力Pi和倾倒砼时对模板产生的水平动力荷载P2两部分组成。依据水运工程混凝土施工规范(JTS202-2011) F.1.6规定，采用插入式振捣器时，砼侧压力为：Pi=

2、8KS+24KV"2式中p 1 混凝土对模板的侧压力(KN/m)Ks外加剂影响修正系数，不掺加外加剂时选1.0 ;掺缓凝外加剂时选2.0K 温度校正系数按下表取值V 混凝土浇筑速度m/h砼侧压力除了和振捣方式有关外，同时还和砼自重、浇注速度、砼的温度、 外加剂的应用、砼的下灰方式有关。温度校正系数表温度C)5101520253035Kt1.531.331.161.000.860.740.65根据施工的具体情况，施工期平均气温在 10C以上，依据搅拌站的施工供应能力，浇筑速度取0.5m/h。故 P 1=8x 2.0+24 x 1.33 x 0.51/2=38.57 KN/m2倾倒混凝土

3、产生的水平动力荷载F2=2.OKN/m振捣混凝土产生的混凝土侧压力R=4.0KN/mf由于浇筑混凝土时倾倒混凝土和振捣混凝土不可能同时发生，而振捣混凝土产生的作用力大。故验算墙身模板强度的荷载设计值P=1.2Pi+1.4P3=51.89 KN/m2故验算墙身模板刚度的荷载设计值P' =1.2Pi=46.29 KN/m23、面板计算为保证砼的外观质量，根据使用要求，大片模板的面板计算应由刚度控制。. . 2 . . 2Q235钢的抗拉许用强度f=215N/mm，抗剪许用强度f v=125N/mm。弹性模量 E=2.1 x 106kg/cm2;许用挠度f=2mm。面板区格为420X 420

4、mm属于双向板，当/=420/420=1时，叫的弯距系 数Ki=-0.0600 ,的弯距系数 Q-0.0550 ,挠度系数为 Q0.00160，畫的弯矩系数 30.0227,®的弯矩系数Q0.0168，计算简图为三面固定，一面简支 的最不利状况。(1)、强度验算取1mm宽的板条作为计算单元，荷载为F=0.05189 x 1 = 0.0 5189 N/mm支座弯矩M =K,xqx I =- 0.0600 X 0.05189 X 420 = 54920 K1工 iJN-mm0 2 2ly = 0-0550 x 005 曲 X 420 =- 503.44 “ . mm面板的截面抵抗矩7 =

5、汐-7 X 1 X 52 - 4.1673mm应力为勺mu=Mru/W=549.20/4.167=131.80 N/mmY 215 N/mni满足要求;跨中弯矩,2 2M =KAxqxl =0.0227 X 0.05189 X 420 = 207.78 Mk 4| xNmmN mmM? = /c5 X q x = 0.0168 x O.OS189 x 420 = 15M7R钢板的泊松比=0.3，故需换算M 十卩财=207.78 + 0.3 X 153.78 = 253.91 Klx yN mmM= 153.78 + 0.3 x 207.78 = 21641 K1y y xNmm应力为2215

6、N/mm='/W=253.91/4.167=60.93 N/mm满足要求； (2)、挠度验算计算刚度和挠度用以下公式B。Eh312(1 v2)这里b的取值是验算刚度的荷载取值所以B。 2.1 10 5 2.4 106 N mm12(1 0.3 )= 0.00160 X 0.04629 x420*2A x 1 泸=0.96mm f=2mm"%肚"“0.96/420=1/438<1/400满足要求4、竖向钢肋条验算竖向为-6 x 80mm冈板肋，可将其视为单跨简支梁计算，跨度为0.42m,根据建筑施工计算手册附表2-8计算公式(1)、强度验算荷载q=80X 0.4

7、2= 33.6KN/m截面系数 W=bh2/6=6 X 802/6=6.4 X 10-6m 惯性矩 匸bh 3/12=6 X 803/12=2.56 X 10-击所以 叫皿=33.6 X 0.42 2/8=0.74KN m存二帀=740/6.4 X 10-6=115 N/mn2 Vf=215N/mm2满足要求； (2)、挠度验算5畀= 384FJ荷载 q ' =p'X =46.29 X 0.42=19.44KN/m听以模量系数 E=2.1 X 106kg/cm2=2.1 X 1011Pa 惯性矩匸bh3/12=6 X 803/12=2.56 X 10-7m=5 X 19440X

8、 0.424/ (384X 2.1 X 1011X 2.5610-7) = 0.147mm<420/400=1.05mm满足要求5、横向钢肋条验算横肋间距420mm采用8，按支撑在竖向桁架上的连续梁计算，其跨距等于竖向桁架的间距，即0.8m,按5跨连续梁计算。荷载q =Fx h式中F-混凝土侧压力h-横肋距离验算强度用q =0.05189 X 420 = 21.79 N/mm验算刚度用 q = 0.04629 X 420 = 19.44 N/mm8的截面系数 W=25.3X 10間 惯性矩1=101.3 X 104mrm横肋为两段带悬臂的五跨连续梁，可利用弯矩分配法计算得知。(1)、强度

9、验算查建筑结构静力计算手册五跨梁弯矩分配系数(模型荷载实际是不带悬 臂的五跨梁弯矩分配系数)得：F . ' '-I r rfTT7门门J丨门门门门口门1I H-7'7卞|:號 2即"i 吋匚 * r =弯矩计算简图跨内最大弯矩M、M、M的分配系数分别是 K1=0.078、Q0.033、（=0.046 , 支座弯矩MB、MC的分配系数分别是 Kb=-0.105、K=-0.079。跨内弯矩 = 0.078 X 2179 X 8W2 = 1087757 Kl1 1 rN mmM?=心 x q x f = O+O33 x 2179 x 8002 = 460205 Kl

10、2 rNmm= q x I2 = 0.046 x 21.79 x 8002 = 641498 K1占N mm支座弯矩M =K= 0.105 x 21.79 x 8002 = 1464280 K1甘 住NmmMe = Krxqxl2 =- 0.079 X 21.79 X 80D2 = 1101702 K1Nmm = 0.5 x « x a =-0.5 x 2 L79 x 2002 =- 435800 K1 uN mm由以上可得jw =最大弯矩1464288 N mmtn 0.3411/ - 800 _ 2353< 500满足要求。满足要求;(2)、挠度验算悬臂部分挠度跨中部分挠度

11、mmN/mrm 215 N/mni3 二爲=19.44 X= 0,038&til8 x 2.1 x 10s x 101.3 x 10*a) 0.0381I 200 _ 1770 < 500CD= 羸叭 x(5 - 2422) = 19.44 xj1 xf384 X 2.1 x 10 x 101.3 x 102002 15 - 24 X (gjj ) = 0.34800*mm6、桁架验算桁架宽0.65m,间距0.8m,桁架为双8结构。8查热轧型钢规范(GB/T706-2008)得出8基本参数：截面面积A=10.248cmi,惯性半径hl=3.15cm, z=1.27cm0(1)、内

12、力计算简化计算按8节间下降式斜杆桁架满载验算,结构为625mM 8=5000mm171T 桁架计算简图荷载 P =Pi x HX L/8 =51.89 KN/m x 5.00mX 0.65m/8 =21.08 KN40171UC|ivd1礼1d：BrJ4胃/1 /1(这里H为模板的高度，L为桁架的宽度)丿l/VPjgp Sr/ “q/ndl 1 A1u4I1#r八1二赏la = arctan= 46°查得桁架各杆件内力分配系数如下表:杆件八节间(满载)乘数(KN)杆件内力(KN)013.5PX cot a - 21.08-73.78026.0-126.48037.5-158.1004

13、8.0-168.64U10PX cot a - 21.080U23.573.78U36.0126.48U47.5158.10D13.5P/sin a =2 9.40102.90D22.573.50D31.544.10D40.514.70V14.0P=21.08-84.32V23.5-73.78V32.5-52.70V41.5-31.62V51.0-21.08由上表可知O型杆件最大内力P=-168.64KNU型杆件最大内力P ti/ntur=158.10KND型杆件最大内力pdmax=102.90KNV型杆件最大内力P=-84.32KN材料选用0型杆件和U型杆件选用28,D型杆件和V型杆件选用8

14、(2)、杆件验算轴心受拉构件的稳定性应满足下式要求N轴心受压构件的稳定性应满足下式要求v ftpA _ f0 A = i式中构件的净截面面积查得(P - 0.850轴心受压构件的稳定系数，取截面两主轴稳定系数的较小者构件对主轴的长细比 构件对主轴的回转半径tnnaxISB.K) x 心2X1248X10 7744U型抗拉杆件28N/mm< 215 N/mn2满足要求；D型抗拉杆件8尸血小 1O2AJ0X 103(J,= - . = = 100.41】0.2斗BKTN/mni< 215 N/mni满足要求；O型抗压杆件28组合截面回转半径近似值按下式计算J = 0.38/1 iy =

15、 0.60b所以ix= 038 x 80 = 30.4mm , . = 0 60 % 63 = 37 8 mm计算时查得所以i =3°4 mm=20,56(p 二 0鳥71p(J=ovrinx >i A16B.64 x 100.971X2 X 10248 X 102=84.74N/mrm 215N/mrri满足要求；V型抗压杆件8lo 650A = 7 = il75L18S4.2 x 10所以N/mrn 215N/mm” =U6.800,U50x 11).249 x 10£满足要求7、拉杆计算模板拉杆的计算公式如下P = F x A式中P 模板拉杆承受的拉力（N）F混

16、凝土侧压力（N/卅）A模板拉杆分担的受荷面积（ml）,其值为A=aX ba模板拉杆的横向间距（mb模板拉杆的纵向间距（m）这里选取拉杆的横向间距 a=0.75m,纵向间距b=0.85m。计算拉杆承受的拉力P = 51.89 X 0.75 X 0.85 =33080N查建筑施工计算手册表 8-7当F=30KN/m时得螺栓拉力P =19125N,所以当F=51.89KN/m时螺栓拉力P=19125X 51.89/30 =33080N查表8-9选用M22螺栓，其容许拉力为47900N>33080N可。考虑上下螺栓 受力不均和长期受扭的因素，上下螺栓可采用不同钢号的螺栓，由于荷载是逐渐 加上去的

17、，而且上部荷载始终小于下部，待全部荷载施加完毕，下部砼已接近初 凝，侧压力减少，因此上下分别采用钢号不同的 M22螺栓是可行的。拉杆选用Q235圆钢，直径为20mm截面面积A=314mrn抗拉强度设计值 f=205N/mm2,抗剪强度设计值f v=120N/mm。其许用拉力值P'为：P' = f X A = 205 X 314 = 64.37KN>P=33.08 KN满足要求；模板重量为45/ （10X 5） =0.9 KN/m2,计算时取为1.0 KN/m2。在拉杆的横 纵间距内承受的重量为1.0 X 0.75 X 0.85=0.64KN! 1000 2 2P = Ol

18、64 X ypj； = 2.MN/Tmn < 120/V/mm满足要求&外模下平台计算外模下平台自重3t，长度15m用210作横梁，5点吊，按四跨连续梁计IHHHHTi 11JJIHImI_ !模板下平台计算简图查热轧型钢规范得210的惯性矩山=198X 2=396cm,截面模数"=39.7 X 2=79.4cm3,荷载跨度 L=3.75m。作用在横梁上的荷载集度：P 3000 = l = Tsoq = 2kK/m = 2KN/m查静力计算手册得四跨连续梁的荷载分项系数最大值是K= 0.107所以作用在梁上的最大弯矩为:KN mMrj(u. = K X q X / =-

19、 0.107 X 2 X 3J52 二一3.00(1)、强度计算Bauoooo2 h2N/mm 215 N/mmT!naX = dh- lTl (采用近似公式计算，数值偏小)式中d=5.3mmh=100mmQ=qX L=2KN/rm< 3.75m=7500N7500所以时皿-丘“ 一 I""' N/mv 125 N/mm (吊点不进行计算)满足要求；(2)、挠度计算挠度按简支梁的挠度计算公式来求解。5显 "皿 口忙=384F/荷载： q=2KN/m62ii模量系数：E=2.1 X 10 kg/cm =2.1 X 10 Pa惯性矩：1=2 X 198=

20、396cm血咔=5 X 2000X 3.754/ (384X 2.1 X 1011X 3.96 X 10-6)=6.210mm<3750/400=9.375mm满足要求。9、模板支撑计算按照建筑施工计算手册中有关规定，外模板倾斜20°存放时，支撑的强度计算。模板重7.5t （包括下平台重量），采用两点支撑，每点受力3.75t，即卩37.5KN,采用70X 5钢管，外径70mm管壁厚5mm所以 A= nX( 72-62) /4 =10.21 cm44nX( 7-6 ) /64=54.24 cm|5<2410.21-2.305cm模板高度为5m，钢管支撑长度可取为3m1 X

21、300A = T="23CT= 13045N37.5 x 101而匸凉込五円阿N/m水170 N/mm2满足要求10、竖向大肋计算(槽钢式计算)计算参考建筑施工计算手册8.15章节(现浇混凝土墙大模板计算)。因为大模板长10m,这里取槽钢的间距为0.8m,选用28。查得8基本参数为: 截面面积A=10.248亦,截面模数归二2旳品,惯性矩严101品。以三道螺栓为 支撑点。螺栓间距分别为0.5m,2m,2m,按均布荷载计算。根据第2节一一模板的 侧压力计算可知：验算墙身模板强度的荷载设计值P=1.2R+1.4P3=51.89 KN/m2故 .-F | | I I - . ： N/mm验

22、算墙身模板刚度的荷载设计值Pf =1.2P1=46.29 KN/m2故 =p= 004629 x 2000 - 9Z56 N/mm弯矩计算简图由弯矩图可得最大弯矩为M 二-(U25 X 103.78 X 8002 = 8302400大N mm(1)、强度验算=164.08N/mrn 215 N/mni满足要求；(2)、挠度验算悬臂部分挠度SOOto 二= 92.58 X, 1.702x u x2.1 x 10 x 101Jx iommmma 1.70500500悬臂部分挠度过大，采取加强角措施;跨中部分挠度 i 4=394£7 X（5 - 24A ）=Soo 2 15 J4x（顽）=

23、0.3432000492.58 x72 x 斗* 2.1 x 10 X 10.! x 10at 0.34320005831500满足要求。根据前面求出的面板、横肋和竖向大肋的挠度，组合的挠度为面板与横肋组合= 0. % + 0.= L 30< 3mm面板与竖向大肋的组合30. % + L702, 66 < 3mm满足施工对模板的质量要求。加固模板时桁架和槽钢的比较采用槽钢做模板面板支撑时，虽然节省材料，但是相比桁架做模板的支撑骨架，槽钢承受更大的弯矩，模板变形较大，没有桁架稳固，沉箱外模板尺寸比较 大，更多的采用桁架做支撑骨架，在设置外模板操作平台时，桁架也起作用。10、竖向大肋计

24、算（工字钢式计算）因为大模板长10m,这里取槽钢的间距为0.8m,选用2*55a工字钢。查得55a工字钢基本参数为：截面面积 A=i34.i85cnf,截面模数"x = 22% cni,惯性矩 二“化卅。以上、下两道对穿螺栓为支撑点。螺栓间距取为 5.2m,按均布荷载计算。根据第2节一一模板的侧压力计算可知:验算墙身模板强度的荷载设计值P=1.2Pi+1.4P3=51.89 KN/m2故 q = P x f = 0.05189 X 5000 = 259,45 N/mm验算墙身模板刚度的荷载设计值2P' =1.2Pi=46.29 KN/m故；卄 'I 1 N/mmq=2

25、59.45N/nr弯矩计算简图由弯矩图可得最大弯矩为N mm= 259斗5 X 5000 /8 = R10781250(1)、强度验算叽吐 B1O78125N/mrn 215 N/mni=nr=2x2290xl03 =17703满足要求;(2)、挠度验算悬臂部分挠度8h7100=231.45 冥.;=0.0042X 8X2.1 X 1() X 164 X 10mma 0.0041-=< I 100500满足要求;跨中部分挠度mmx 5-24 xi(jo2 1(5000) = 0 3435000231.45 x厂2 X 384)t 2x 10 x L64 x 10曲 0.34311= =I 20005831500满足要求。根据前面求出的面板、横肋和竖向大肋的挠度，组合的挠度为面板与横肋组合3 僅 96 + 0.3 】L30<3 mm面板与竖向大肋的组合30. % + L70 匕 66 <3 mm满足施工对模板的质量要求。