《橋梁施工》 課件 第50-52講-模板設(shè)計(jì)

第50講模板設(shè)計(jì)(1)《橋梁施工》精品資源共享課任務(wù)導(dǎo)入

我們?cè)谌粘Ｉ钪兴?jiàn)的各種橋梁結(jié)構(gòu)，其造型千奇百怪，這是因?yàn)榛炷辆哂泻軓?qiáng)的可塑性，它的形狀尺寸完全是由模板所決定的，因此模板的設(shè)計(jì)計(jì)算非常重要。模板設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目的任務(wù)就是分析研究如何進(jìn)行模板設(shè)計(jì)，確保模板施工中的安全可靠。掌握模板設(shè)計(jì)荷載及荷載組合目標(biāo)3

了解模板的構(gòu)造目標(biāo)1

熟悉模板設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)程序目標(biāo)2能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)模板的構(gòu)造模板由面板，內(nèi)外肋，拉桿，圍箍，支架或拱架組成。具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性;1充分保證結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)形狀、尺寸及各部分相對(duì)位置的正確性;2構(gòu)造和制造力求簡(jiǎn)單，裝拼方便，以提高裝、拆速度和增加周轉(zhuǎn)次數(shù)；3模板設(shè)計(jì)的基本要求接縫嚴(yán)實(shí)、緊密，保證不漏漿，靠結(jié)構(gòu)外露面的模板應(yīng)平整、光滑。4模板設(shè)計(jì)程序

3參考以往的設(shè)計(jì)資料，擬定本工程結(jié)構(gòu)示圖；確定施工設(shè)計(jì)荷載，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算；繪制結(jié)構(gòu)圖；一二三四制定相應(yīng)的模板工程施工工藝。

1模板、支架自重；2新澆筑混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋或其他巧工結(jié)構(gòu)物的重力;3施工人員及施工設(shè)備、施工材料等荷載；4振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的振動(dòng)荷載；5新澆筑混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力；6混凝土入模時(shí)產(chǎn)生的水平方向的沖擊荷載；7設(shè)于水中的支架所承受的水流壓力、波浪力、流冰壓力、船只及其他漂浮物的撞擊力；8其他可能產(chǎn)生的荷載，如風(fēng)荷載、雪荷載、冬季保溫設(shè)施荷載等。模板的設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)模板時(shí)，應(yīng)根據(jù)模板類型按下表進(jìn)行荷載組合：序號(hào)模板類型荷載組合類型強(qiáng)度計(jì)算剛度驗(yàn)算1梁、板的底模板以及支撐板、支架1+2+3+4+7+81+2+7+82梁、拱、柱、墻的側(cè)面模板4+553尺寸較大結(jié)構(gòu)（墩臺(tái)）的側(cè)面模板5+65模板設(shè)計(jì)荷載組合1

模板及支架自重：可按圖紙或?qū)嵨镉?jì)算確定，或參考下表計(jì)算：

模

板

構(gòu)

件木模板kN/m2定型組合鋼模板kN/m2平板模板及小楞自重0.30.5樓板模板自重（包括梁的模板）0.50.75樓板模板及支架自重（樓層高度4m以下）0.751.1

荷載標(biāo)準(zhǔn)值2新灌筑砼重量，按γH計(jì)算，其中H為砼灌筑高度（m），γ為砼容重，素砼可取2.5t/m3，鋼筋砼可取2.6t/m3；

3施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算模板及小楞時(shí)：均布活荷載2.5kN/m2，另以集中荷載2.5kN驗(yàn)算，取兩者中較大值；計(jì)算支承小楞的構(gòu)件時(shí)：均布活荷載1.5kN/m2；計(jì)算支架立柱等構(gòu)件時(shí)：均布活荷載1.0kN/m2。對(duì)大型澆筑設(shè)備(上料平臺(tái)等)、砼泵等按實(shí)際情況計(jì)算。如砼堆積料的高度超過(guò)100mm時(shí)，則按實(shí)際情況計(jì)算。堆放材料要均勻，不得集中一處模板上的荷載不能超過(guò)設(shè)計(jì)要求

4振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水平面模板2.0kN/m2；垂直面模板4.0kN/m2（作用范圍在有效壓頭高度之內(nèi)）。

5新澆筑砼對(duì)模板側(cè)面的壓力標(biāo)準(zhǔn)值：當(dāng)采用內(nèi)部振動(dòng)器時(shí)，新澆筑的砼作用于模板的最大側(cè)壓力，按下列兩式計(jì)算,并取兩式中的較小值：砼的振搗向模板中供料方法水平荷載標(biāo)準(zhǔn)kN/m2用溜槽、串筒或由導(dǎo)管輸出2用容量為<0.2m3的運(yùn)輸器具傾倒2用容量為0.2~0.8m3的運(yùn)輸器具傾倒4用容量為>0.8m3的運(yùn)輸器具傾倒6

6傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值傾倒砼時(shí)對(duì)垂直面模板產(chǎn)生的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按下表采用。注：作用范圍在有效壓頭高度以內(nèi)砼吊斗下料項(xiàng)次荷

載

類

別γi1模板及支架自重

1.22新澆筑砼自重3鋼筋自重4施工人員及施工設(shè)備荷載1.45振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載6新澆筑砼對(duì)模板側(cè)面的壓力1.27傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的荷載1.4

荷載設(shè)計(jì)值：計(jì)算模板及支架時(shí)，應(yīng)將前述的⑴～⑺項(xiàng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)以求得荷載設(shè)計(jì)值，荷載分項(xiàng)系數(shù)按下表采用。

荷載組合

模板的設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性:

模板還應(yīng)檢算在尚未灌筑砼時(shí)的抗傾倒穩(wěn)定性。檢算穩(wěn)定性時(shí)，模板側(cè)面所受風(fēng)力應(yīng)根據(jù)具體情況決定，一般為當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)最大風(fēng)力，無(wú)資料時(shí)可取1kN/m2，穩(wěn)定安全系數(shù)不得小于1.3。

模板，支架及拱架剛度的驗(yàn)算變形限值結(jié)構(gòu)表面外露的模板，撓度為模板構(gòu)件跨度的1/400；結(jié)構(gòu)表面隱蔽的模板，撓度為模板構(gòu)件跨度的1/250；拱架，支架受載后撓曲的桿件（蓋梁，縱梁），其彈性撓度為相應(yīng)跨度的1/400；鋼模板的板面變形為1.5mm；鋼模板的鋼棱和柱箍變形為L(zhǎng)/500和B/500（其中：L為計(jì)算跨徑，B為柱寬）。本講小結(jié)了解認(rèn)識(shí)模板的構(gòu)造熟悉模板設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)程序掌握模板設(shè)計(jì)荷載及荷載組合作業(yè)上網(wǎng)或者到圖書館查找規(guī)范，進(jìn)一步搞清楚模板設(shè)計(jì)中的八個(gè)方面荷載標(biāo)準(zhǔn)值如何進(jìn)行計(jì)算？謝謝大家！

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我們?cè)谌粘Ｉ钪兴?jiàn)的各種橋梁結(jié)構(gòu)，其造型千奇百怪，這是因?yàn)榛炷辆哂泻軓?qiáng)的可塑性，它的形狀尺寸完全是由模板所決定的，因此模板的設(shè)計(jì)計(jì)算非常重要。模板設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目的任務(wù)就是分析研究如何進(jìn)行模板設(shè)計(jì)，確保模板施工中的安全可靠。

掌握拉桿、外拉箍計(jì)算目標(biāo)3掌握面板計(jì)算目標(biāo)1掌握內(nèi)、外肋計(jì)算目標(biāo)2能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)

模板計(jì)算面板計(jì)算內(nèi)、外肋計(jì)算拉桿、外拉箍計(jì)算

面板計(jì)算1.單向板計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，面板取單位寬度，按三跨連續(xù)梁計(jì)算，如簡(jiǎn)圖

面板的強(qiáng)度計(jì)算最大彎矩：或式中：式中：

面板的撓度計(jì)算式中：一般模板設(shè)計(jì)為撓度變形控制設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)先擬定板厚計(jì)算出最大容許跨徑。其做法是：當(dāng)容許撓度f(wàn)/L=1/400時(shí)，模板的允許跨徑為：鋼模板木模板當(dāng)容許撓度f(wàn)/L=1/250時(shí)，模板的允許跨徑為：鋼模板木模板

雙向板計(jì)算

鋼模板比較薄，縱、橫向均設(shè)肋，當(dāng)其間距之比小于2時(shí)，則成為雙向板。鋼模板大多屬于此類。計(jì)算方法是：將肋間面板作為計(jì)算單元，其四邊的支承情況視肋的剛度及焊接牢固程度而定。當(dāng)縱、橫肋用材剛度較大，焊接牢固時(shí)，四邊按固端計(jì)；當(dāng)剛度不大而且不同，并有一個(gè)方向焊接較弱時(shí)，則弱邊按簡(jiǎn)支板，強(qiáng)邊按固端板計(jì)算。縱、橫肋使用剛度不同的很少見(jiàn)！固鋼模多數(shù)應(yīng)為固端板。計(jì)算時(shí)應(yīng)分別對(duì)面板、肋條，拉桿等進(jìn)行強(qiáng)度和剛度兩個(gè)方面計(jì)算。

內(nèi)外肋計(jì)算計(jì)算原則：連續(xù)內(nèi)肋跨數(shù)不同時(shí)，按不同跨數(shù)的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算；連續(xù)內(nèi)肋帶懸臂時(shí)，應(yīng)同時(shí)驗(yàn)算懸臂端的彎矩和撓度，取最大值控制；每根內(nèi)肋的受荷面積內(nèi)肋間距的確定，除按計(jì)算要求外，還可根據(jù)施工需要減少內(nèi)肋間距。1.按抗彎強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)肋的跨度內(nèi)肋按單跨及兩跨梁計(jì)算時(shí)，其計(jì)算公式如下：2.按撓度計(jì)算內(nèi)肋的跨度得：得：式中：1.按抗彎強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)肋的跨度內(nèi)肋按三跨以上連續(xù)梁計(jì)算時(shí)，其計(jì)算公式如下：得：2.按撓度計(jì)算內(nèi)肋的跨度得：

模板拉桿、外拉箍計(jì)算1.模板的拉桿用于連接內(nèi)外兩側(cè)模板，保持內(nèi)外模板間距，承受砼的側(cè)壓力和其它荷重，確保模板有足夠的剛度和強(qiáng)度。拉桿一般設(shè)在內(nèi)、外肋交叉點(diǎn)上，其計(jì)算公式如下：模板所承受的拉力：式中：式中：2.圓形或圓端形橋墩模板，為了解決圓弧面上的水平荷載，采用拉箍來(lái)承受拉力，計(jì)算式如下：式中：本節(jié)小結(jié)掌握面板計(jì)算掌握內(nèi)、外肋計(jì)算掌握拉桿、外拉箍計(jì)算謝謝大家！

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本節(jié)課將以大連市甘南路立交橋大模板設(shè)計(jì)實(shí)際工程為教學(xué)案例，分析研究如何進(jìn)行模板設(shè)計(jì)計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生的工程臨時(shí)結(jié)構(gòu)------模板的設(shè)計(jì)與檢算能力。

掌握橋梁大塊鋼模板工程計(jì)算實(shí)例

目標(biāo)2理解混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力計(jì)算概念及公式目標(biāo)1能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力計(jì)算在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)模板設(shè)計(jì)時(shí)，常需要知道新澆混凝土對(duì)模板側(cè)面的最大壓力值，以便據(jù)此計(jì)算確定模板厚度和支撐的間距等?；炷磷饔糜谀０宓膫?cè)壓力。根據(jù)測(cè)定，隨混凝土的澆筑高度而增加，當(dāng)澆筑高度達(dá)到某一臨界值時(shí)，側(cè)壓力就不再增加，此時(shí)的側(cè)壓力即為新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力。側(cè)壓力達(dá)到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。

采用內(nèi)部振搗器時(shí)，最大側(cè)壓力，可按下列二式計(jì)算：

F—模板的最大側(cè)壓力（kN/m2）；γC—混凝土的重力密度（kN/m3）；tO—新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），可按實(shí)測(cè)確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，可采用tO=200/（T+15）計(jì)算；T—混凝土的溫度（O）；采用內(nèi)部振搗器時(shí)，最大側(cè)壓力，可按下列二式計(jì)算：V——混凝土的澆注速度（m/h）；H——混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度（m）；β1——外加劑影響修正系數(shù)，不摻加外加劑時(shí)取1.0；摻加具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2；β2——外加劑影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)，取0.85；50～90mm時(shí)，取1.0；110～150mm時(shí)，取1.15。有效壓頭高度h（m）按下式計(jì)算：h=F/γC新澆混凝土對(duì)模板側(cè)面的最大壓力計(jì)算表澆筑速度（m/h）混凝土的最大側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）在下列溫度條件下5OC10OC15OC20OC25OC30OC35OC0.30.60.91.21.51.82.12.42.73.04.05.06.028.9240.9050.0957.8464.6770.8476.5181.8086.76*91.45*105.60*118.06*129.3323.1432.7240.0746.2751.7356.6761.2165.4459.4173.1674.48*94.45*103.4719.2827.2733.3938.5643.1147.2351.0154.5357.8460.9770.4078.7186.2216.5223.3728.6233.0536.9540.4843.7246.7449.5752.2560.3467.4673.9014.4620.4525.0528.9232.3335.4238.2640.9043.3845.7352.8059.0364.6712.8618.1822.5725.7128.7531.4934.0136.3638.5740.6546.9452.4857.4911.5715.3620.4023.1425.8728.3430.6132.7234.7036.5842.2447.2351.73注：1、普通混凝土坍落度為5~9cm，未摻加外加劑；2、帶*號(hào)的數(shù)值應(yīng)按90KN/m2的限值采用;3、上表數(shù)值表明混凝土側(cè)壓力與澆筑溫度成反比。

大塊鋼模板工程計(jì)算實(shí)例

實(shí)例2：大連市甘南路立交橋，跨越既有哈大鐵路及建設(shè)中的哈大鐵路客運(yùn)專線橋（38＋60＋60＋38）m懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁，箱梁截面最高H=3.74m，最大懸澆節(jié)段3.5m，掛藍(lán)外側(cè)面板制作4m寬。墩頂O號(hào)塊梁段355m3混凝土,墩頂O號(hào)塊梁段澆筑時(shí)間估計(jì)7小時(shí)，平均澆筑速度V=0.53m／h，腹板較薄、澆筑速度V=2.0m／h。C50泵送混凝土，施工坍落度12~16cm，混凝土重度26KN／m3，摻加減水劑。箱梁施工期間預(yù)計(jì)在明年3~4月間開(kāi)始，預(yù)計(jì)最低澆筑溫度T=15OC。一、計(jì)算作用在模板上的最大側(cè)壓力和有效壓頭高度【解題】：1.求澆筑混凝土對(duì)模板最大側(cè)壓力根據(jù)本工程施工條件，懸澆節(jié)段不摻加緩凝劑?。害?=1.0，β2=1.15由公式

=0.22×26×{200÷（15+15）}×1×1.15×20.5

=62.02KN/m2由公式F=rCH=26×3.74=97.24KN/m2按最小值計(jì)算，故最大側(cè)壓力為62.02KN/m2。2.求新澆筑混凝土的有效壓頭高度由公式h=F/γC

=62.02÷26≈2.39m故有效壓頭高度為2.39m。二、模板計(jì)算荷載1、新澆混凝土側(cè)壓力：新灌混凝土的最大側(cè)壓力q1=F=62.02KN/㎡；2、混凝土灌注沖擊力：混凝土的灌注沖擊力荷載q2=1.0KN∕㎡；{依據(jù)（JGJ166-2008）《澆筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》取值}。3、混凝土振搗振動(dòng)力：混凝土內(nèi)部振搗荷載q3=2.0KN∕㎡；{依據(jù)（JGJ166-2008）《澆筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》取值}。4、計(jì)算荷載：模板計(jì)算荷載q=1.2q1+1.4（q2+q3）=78.62KN∕㎡=0.7862kg/c㎡。三、模板擬定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)考慮箱梁外觀質(zhì)量要求，外側(cè)鋼模板不設(shè)對(duì)拉筋，按整體剛度設(shè)計(jì)，板面撓曲變形按L∕500控制。模板結(jié)構(gòu)擬采用6mm厚鋼板做面板，[160×63×6.5槽鋼做骨架，∠75×50×5角鋼做加勁肋，75×6板條做筋板，間距均按300mm布置。模板加勁肋以槽鋼[160×63為主骨架，間隔120cm網(wǎng)狀布置。三、模板擬定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)三、模板擬定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)按[160×63×6.5槽鋼主骨架支撐點(diǎn)截取計(jì)算單元，其代表計(jì)算單元為：1200mm×1200mm。

四、計(jì)算模板組合慣性矩1、截面組合重心組合構(gòu)件幾何特征：6mm厚面板：A1=0.6×120=72cm2，I1=2.16cm4；槽鋼[160×63×6.5骨架：

A2=21.962cm2，I2=866.2cm4；角鋼∠75×50×5加勁肋：A3=6.125cm2，

I3=34.86cm4，yo=2.4cm；兩條75×6筋板：

A4=9.0cm2，I4=42.2cm4；總橫截面積：A=A1+A2+A3+A4=109.08cm2；設(shè)組合重心距離板面為x，則：Ax=0.3A1+8.6A2+3.0A3+4.35A4得到：x=2.46cm。四、計(jì)算模板組合慣性矩2、組合慣性矩I組合慣性矩I=（I1+I2+I3+I4）+

（2.162A1+6.142A2+0.542A3+1.892A4）=945.4+1197.36=2143cm4。24.6五、驗(yàn)算模板抗彎強(qiáng)度和撓度計(jì)算寬度：L=120cm；允許彎曲撓度：[ω]=120/500=0.24cm=2.4mm；模板用鋼材材質(zhì)均為：Q235；其彈性模量：E=2.1×105N/mm2=2.1×106Kg/cm2；允許彎曲拉應(yīng)力：f=210Mpa；其抗剪切強(qiáng)度：[fV]=120Mpa。1.驗(yàn)算方法一：按四邊固定板結(jié)構(gòu)計(jì)算其受力結(jié)構(gòu)如右圖所示。（1）驗(yàn)算彎曲拉應(yīng)力由Lx/Ly=1查表得撓度和彎矩系數(shù)為：Kf=0.00127，KMx=0.0176，KMy=0.0176。L=120cm寬荷載:q=120cm×0.7862kg/cm2=94.34kg/cm；板跨中彎矩：Mx=My=KMxqL2=0.0176×94.34×1202=23910Kg-cm；Mx（V）=My（V）=Mx+νMy=31083kg-cm；ν—泊桑比，鋼材取0.3；最大彎曲拉應(yīng)力：σmax==205kg/cm2=20.5Mpa；結(jié)果﹤f=210Mpa，彎曲抗拉強(qiáng)度滿足要求。1.驗(yàn)算方法一：按四邊固定板結(jié)構(gòu)計(jì)算撓度四、計(jì)算模板組合慣性矩24.6141.4（2）最大撓度驗(yàn)算荷載取1m板寬:q=78.62kN/m2=0.079N/mm2；模板剛度等效厚度：h==59.8mm

（L=120cm）

模板剛度：

=4.11×109N-mm（ν—泊桑比，鋼材取0.3）跨中撓度：ω=Kω=0.00127×(0.079×12004)÷（4.11×109）=0.051mm，滿足要求。1.驗(yàn)算方法一：按四邊固定板結(jié)構(gòu)計(jì)算撓度2.驗(yàn)算方法二：按兩端固定板梁結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）驗(yàn)算彎曲拉應(yīng)力最大彎矩：MA=MB==113213kg-cm。最大彎曲拉應(yīng)力：σmax==804.8kg/cm2=80.5Mpa﹤f=210Mpa，彎曲抗拉強(qiáng)度滿足要求。其中：計(jì)算跨度-L=120cm均布荷載-q=120cm×0.7862kg/cm2=94.344kg/cm（2）最大撓度驗(yàn)算跨中最大撓度