桥梁模板的设计(蒋绪鹏新).docx

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1、桥梁模板的设计(蒋绪鹏新) 桥梁模板的设计 引言 模板是新浇混凝土成型用的模型板, 模板系统由模板、支承件和紧固件组成。模板 的作用就是使混凝土构件按设计的形状和尺寸浇筑成型;支承件和紧固件则是用来保 持模板的空间设计位置。模板是混凝土构件成型的一个十分重要的组成部分 , 因此模板的选 材和构造的合理性 , 以及模板制作和安装的质量 , 都直接影响混凝土结构工程的质量、工期 及成本。 有了高质量的模板不一定能做出好的混凝土外观，但 是没有高质量的模板绝对做不出好的混凝土外观。 一、模板的基本要求 1、质量要求： 保证工程结构和构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确，接缝应严密，不得漏浆。 2、安

2、全要求： 具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力以及施 工过程中所产生的荷载。 3、适用性要求： 构造简单，设计合理，装拆方便，能多次周转使用。 二、模板的分类 1、按材料分类 模板按所用的材料不同 , 分为木模板、钢模板、胶合板模板、塑料模板、玻璃钢模 板、钢木 ( 竹) 组合模板等。 2、按结构类型分类 按结构类型分类 , 模板可分为基础模板、墩台身模板、箱梁模板等。 3、按施工方法分类 拆移式模板在施工现场按照设计要求的结构形状、尺寸及空间位置 , 现场组装 , 当混 凝土达到拆模强度后拆除模板 , 稍加清理和修理再周转使用。常用的木模板和组合钢模板以 及大块

3、钢模板等皆属拆移式模板。 活动式模板组装后随着混凝土的浇筑 , 模板可沿垂直方向或水平方向移动 , 直至工程 结束才拆除 , 如滑升模板、提升模板等。 4、按受力状态分类 按受力状态分类, 模板可分为承重模板和非承重模板（即只承受混凝土的侧压力）。5、常用模板形式的优缺点比较 传统的建筑模板应该有两种，一种是钢模板，另外一种是木模板。 钢模 : 采用钢板及型钢等制成的模板。 缺点 : 重量大 , 价格高 , 使用时必须按钢模模数来使用( 例如 : 相同尺寸才能通用 ) 。 优点 : 周转次数多，强度高，质量好。 木模 : 用木材加工制成的模板。 缺点 : 周转次数相对少 , 在加工的过程中有一

4、定损耗。 优点 : 重量相对较轻 , 价格相对便宜 , 使用时没有模数的局限 , 可以按要求进行加工。 三、模板的设计原则 1、合理性要考虑在实际使用中的浇注工艺，是否适用和能否达到质量要求，重 点注意如下： 1）钢模板抗压强度要足够，不得低于实际抗弯强度的23 倍； 2）尽量减少拼缝，在施工条件允许的情况下（吊装能力、运输条件等）尽可能采 用大块模板，以减少现场装拆工作量，利于加快施工。 3）为防止渗浆，两模板拼接的连接部位应设计成阴阳搭接形式。 4）模板拼装采用螺栓连接时, 要求连接孔的重合率为100%，并且最好设计成椭圆长孔（顺模板方向），以方便调整。 5）钢模连接处设计时，宜设置一定数

5、量的定位销，利于模板拼缝错台的控制。 2、经济性 模板设计计算时，在保证模板足够刚度和强度的前提下，合理选用材料，不要盲目 保守设计，增加成本。 3、实用性 设计时，还要考虑到便于运输和拆装方便、工地作业环境、施工条件 ( 如吊装起重设备等 ) 诸因素，最大限度的方便使用。 4、标准化 尽管各结构物形状各异，尺寸不一，但随着任务量的增大，品种增多，仍可按主要断面形状、纵向形状及尺寸范围 ( 或几种基本形状 ) 进行总体划分归类，采取标准节模板与 配节模板组合的方式使其满足尺寸要求，达到施工目的，以减少模板投入。这就要求该类模板所用主要原材料、钢板厚度、筋板厚度、筋板间距、连接孔距、孔端距等相对

6、固定。 四、模板设计步骤 1、选型、选材，绘制总装图、细部构造图, 进行初步设计； 2、在计算荷载作用下验算强度刚度稳定性； 3、编制模板材料数量表； 4、编制模板设计说明书，制定模板的安装、使用、拆卸及保养等技术措施和注意 事项。 五、模板的设计依据（荷载计算） 我们根据混凝土灌注时的模板的受力情况，计算出模板所受的压力，将它作为以后 的模板设计依据。 （一）、荷载取值 1.模板及其支架自重标准值； 2.混凝土自重标准值； 3.施工人员及设备荷载标准值 计算模板及支撑模板的小楞时：均布活荷载 2.5kN/m 2，另以集中荷载 2.5kN 进行验 算，取两者中较大的弯矩值； 计算支撑小楞的构件

7、时：均布活荷载 1.5kN/m 2； 计算支架立柱及其他支撑结构构件：均布活荷载 1.0kN/m 2； 4. 振捣混凝土产生的荷载标准值 2 对垂直模板（侧模）：4.0kN/m 2 对水平模板（底模）：2.0kN/m 注：作用范围在有效压头高度之内（见下图） 图 混凝土侧压力的分布示意 混凝土侧压力的分布可见图：其中，有效压头高度 hy ，可按下列公式计算： hy = F/ c H 混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度（ m ）。 hy 有效压头高度（ m ）。F 新浇筑混凝土最大侧压力（ KN/ m 2 ）。 c 混凝土的重力密度（ kN/m 3）。5. 新浇筑混凝土对模板侧面的

8、压力标准值，可按下列二式计算，并取其最小值： F 0.22 c t 0 1 2V 1/ 2 F c H 式中 F- 新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（ 2 KN/m ）。 c - 混凝土的重力密度（ kN/m 3）。 T 计算。 t 0 - h ），当缺乏实验资料时，可采用 t T 新浇混凝土的初凝时间（ =200/( +15) 混凝土的温度（ ）。 - C V 混凝土的浇灌速度（ ）。 - m/h ）。 H 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（ - m 1- 外加剂影响修正系数， 不掺外加剂时取 1.0 ；掺缓凝外加剂取 1.2 。 2 -混凝土坍落度影响系数，当坍落度小于100m

9、m时，取 1.10 ；不小于100mm，取 1.15 。 6. 倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载标准值 倾倒混凝土时对垂直模板产生的水平荷载按下表采用 倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载 向模板中供料方法水平荷载（ kPa） 用溜槽串筒或导管输出 2.0 用容量 0.2 及小于 0.2m3的运输器具倾倒 2.0 用容量大于 0.2 至 0.8m3的运输器具倾倒 4.0 用容量大于 0.8m3的运输器具倾倒 6.0 7.其他可能产生的荷载：如雪荷载、冬季保温设施荷载等。 （二）、荷载组合 计算模板、支架和拱架时应按下表进行荷载组合。 模板、支架和拱架设计计算时的荷载组合 模板结构的名称 梁、板和拱的底

10、模板以及支承板、支架、拱等缘石、人行道、栏杆、柱、梁、板拱的侧模板基础、墩台等厚大建筑物的侧模板 （三）、荷载分项系数 荷载组合 计算强度用验算刚度用1+2+3+4+71+2+7 4+55 5+65 计算模板及其支架时的荷载设计值，应采用标准值乘以相应的荷载分项系数求得，荷载分项系数按下表采用： 荷载分项系数 项次荷载类别荷载分项系数1模板及支架自重 2新浇筑混凝土自重 1.2 3施工人员及施工设备荷载 1.4 4振捣混凝土产生的荷载 5新浇筑混凝土对模板侧面的压力 1.2 6倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载 1.4 7其他可能产生的荷载 六、模板最大变形允许值 模板结构除必须保证足够的承载能力

11、外，还应保证有足够的刚度。因此，应验算模 板及其支架的挠度，其最大变形值不得超过下列允许值 : 1、结构表面外露 ( 不做装修 ) 的模板，为模板构件计算跨度的1/400 。 2、结构表面隐蔽 ( 做装修 ) 的模板，为模板构件计算跨度的1/250 。 3、支架的压缩变形值或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的1/1000 。 当梁板跨度 4m时，模板应按设计要求起拱；如无设计要求，起拱高度宜为全长跨度的 1/1000 3/1000 ，钢模板取小值 (1/1000 2/1000) 。 4、组合钢模板技术规范(GB50214-2022)规定 : 结构允许挠度按下表执行。 模板结构允许挠度 名称允许挠

12、度 (mm)钢模板的面板 1.5 单块钢模板 1.5 钢楞L/500 柱箍B/500 桁架L/1000 支承系统累计 4.0 注： L 为计算跨度， B 为柱宽。 七、模板计算常用公式 1、均布荷载 q=F l q均布荷载值 (N/ ); F模板板面的侧压力，当计算强度时，它是新浇混凝土的侧压力设计值与倾倒混 凝土的荷载设计值之和；当计算刚度时，它只是新浇混凝土侧压力的标准值(N/2)； l 主（次）肋的间距，当进行面板计算时为单位板宽（）。 2 、矩形截面惯性矩 I=bh3 /12 I弯矩平面内截面惯性矩（4） h计算截面的高度（）。 3、矩形截面抵抗矩 W x=bh2/6 3 W x弯矩平

13、面内净截面抵抗矩( ); b计算截面的宽度（）； 4、弯矩计算 M2（简支梁） ; = ql /8 max M2（悬臂梁）； = ql /2 max M max=系数* ql2（连续梁）。 M max最大计算弯矩设计值； q均布荷载值 (N/ ); l 计算跨度 (mm)。 5、强度计算 M max max Wx M max最大计算弯矩设计值 (N m)； W x弯矩平面内净截面抵抗矩( 3 ); 2 max最大正应力(N/mm) 。 6、挠度计算 4 f max= 5ql/384EI （简支梁） ; 4 f max= ql /8EI （悬臂梁）； f max= 系数 *ql 4/100EI

14、（连续梁）。 f max最大变形挠度值（）； q均布荷载值 (N/ ); l 计算跨度（）； E钢材的弹性模量 (2.06 10 5 N/ 2) ； I 计算截面的惯性矩（4）。 八、模板的设计计算内容 1、面板、与面板直接连接的纵横肋（次肋）及主梁（主肋）的强度与刚度计算。 2、穿墙螺栓的强度。 3、吊装大模板钢吊环的强度及焊缝强度。 4、操作平台悬挑三角架，平台板及护身栏的强度与刚度。 注：术语 面板是直接承受浇筑混凝土的侧压力，具有一定的强度、刚度的板。 肋用于支撑面板的边龙骨（边肋）和横、竖龙骨（主、次肋）。 穿墙螺栓是承受混凝土侧压力，加强板面结构的刚度、控制模板间距的重要配件，它把

15、墙体两侧大模板连接为一体。 九、墩柱钢模板设计计算书 已知钢模板面板厚度，主、次肋材料型号（即可查各计算单元的截面惯性矩 I 、截 面抵抗矩 W 、截面面积 A 、弹性模量 E 等相关计算资料），主、次肋间距设置，拉杆间距 设置等。以及计算混凝土侧压力标准值的各项指标和施工状态。 （一） 荷载计算 计算新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值，按以下二式计算，并取其最小值。 F 0.22 c t 0 1 2V 1/ 2 F c H 确定倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载标准值 F 1。 根据荷载组合： 计算强度时 , F s =1.2F+1.4F 1； 计算刚度时， F b =F 。 （二）钢面板计算

16、W x =bh 2/6 ，I x =bh 3/12 1、强度计算 q= F s l ， M max 2 max Wx =215N/mm 按简支梁计算时： M max = ql 2/8 按连续梁计算时： M =系数 * ql 2 =0.1 ） （其系数根据连续梁跨数查表得，如三等跨连续梁系数 max 按双向板计算时： 2 （系数根据短边长与长边长的比值，按三边固定一边简支模式查表得，此时 l 取短边 长） 2、挠度计算 q= F b l 按简支梁计算时： 4 f max = 5ql /384EI 1.5mm 按连续梁计算时： f max = 系数 *ql 4/100EI 1.5mm （其系数根据连续梁跨数查表得，如三等跨 连续梁系数 =0.677 ） 按双向板设计时（三边固定一边简支） ： f max =系数 ql 4/K 1.5mm 式中 q 均布荷载标准值（ N/）；