清江跨線雙線特大橋橋墩模板受力分析

駱詩凱

(貴州省遵義市匯川區(qū)發(fā)改局項(xiàng)目管理服務(wù)中心，貴州遵義 563000)

0 引言

在橋梁施工中，必須確保模板設(shè)計(jì)安全。自重較大模板相應(yīng)地需要標(biāo)準(zhǔn)較高的施工吊裝設(shè)備，如果對模板進(jìn)行拆分，使其單塊重量減小，雖然會降低施工吊裝設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，但會增加安裝和拆卸工作，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。故此，模板成本為施工成本中的重要一項(xiàng)。在橋梁施工中，如果橋墩較低，數(shù)量較少，模板成本占橋墩施工成本比例不大的情況下，模板設(shè)計(jì)偏于保守，所增加的成本對工程造價(jià)的影響并不大。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，高墩大跨橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)用日益廣泛，模板成本在工程造價(jià)中所占比例也相應(yīng)增多。在控制施工成本，謀求項(xiàng)目管理效益最大化，并同時(shí)保證模板結(jié)構(gòu)安全的前提下，模板受力精確分析就顯得尤為重要。通過準(zhǔn)確的受力分析，能夠既經(jīng)濟(jì)又安全地選擇模板各構(gòu)件規(guī)格。本文以渝利鐵路清江跨線雙線特大橋?yàn)槔?，詳?xì)介紹高墩大塊鋼模板設(shè)計(jì)中的受力分析。

1 工程概述

清江跨線雙線特大橋全長2 614．05 m，中心里程為DK268+777，為雙線特大橋，橋梁基礎(chǔ)為挖孔以及鉆孔樁基礎(chǔ)，直徑分別有1．25 m和1．5 m兩種形式，設(shè)計(jì)均為端承樁，共78跨，橋梁上部主要為24 m和32 m預(yù)制T梁，在跨越滬蓉西高速公路處為48 m+88 m+48 m連續(xù)梁。

該橋橋墩為實(shí)心遠(yuǎn)端形橋墩，有1∶0直坡橋墩和35∶1斜坡橋墩兩種類型，直坡橋墩最大墩高13．5 m(不含托盤)，平面部分寬5．9 m，圓端直徑2．2 m，斜坡橋墩最大墩高29 m(不含托盤)，平面部分寬5．9 m，墩頂圓端直徑2．2 m，墩頂以下按35∶1比例放大。

2 模板檢算

荷載計(jì)算。采用內(nèi)部振搗，假設(shè)每小時(shí)灌注高度為1 m，t0=8 h，γ =25 kN/m3。

取較小值 Pmax=60．72 kPa。

其中，Pmax為新澆筑混凝土側(cè)面模板的最大壓力，kPa;T為混凝土入模時(shí)的溫度，℃;K1為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，坍落度小于30 mm 時(shí)，取 0．85，50 mm ～ 90 mm 時(shí)，取 1．0，110 mm ～150 mm時(shí)，取1．15;K2為外加劑影響修正系數(shù)，不摻時(shí)取1．0，摻入具緩凝作用的外加劑時(shí)取1．2;γ為混凝土容重，kN/m3;t0為混凝土初凝時(shí)間，h;H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m。

模板面板采用δ=5 mm鋼板，豎向小肋采用5 mm×50 mm鋼板，間距S=400 mm，橫肋采用［8槽鋼，間距600 mm。豎向大肋采用2［10槽鋼，間距1 500 mm，里邊緣最近700 mm，拉桿螺栓間距l(xiāng)1=200 mm，l2=850 mm，l3=850 mm，l4=850 mm，l5=200 mm。

2．1 平面模板檢算

1)面板計(jì)算。豎筋間距400 mm，橫筋間距600 mm。

強(qiáng)度計(jì)算。選用板區(qū)格中四邊簡支的最不利受力情況進(jìn)行計(jì)算。

求跨中彎矩:

鋼板泊松比v=0．3，故需換算為:

撓度計(jì)算:

滿足規(guī)范要求。

2)豎肋計(jì)算。豎肋間距1 500 mm，采用2［10槽鋼，支承在對拉螺桿上。按連續(xù)梁承受均布荷載計(jì)算，具體計(jì)算簡圖見圖1，圖2。

圖1 面板對橫肋作用力示意圖

圖2 大橫肋對豎肋作用力示意圖

荷載:qmax=Pmax×1．5=60．7 ×1．5=91．05 kN/m。

考慮4 kPa振動荷載:

計(jì)算得:R1=22 kN，R2=63．2 kN，R3=54．3 kN，R4=54．3 kN，R5=63．2 kN，R6=22 kN。

橫肋對豎肋作用力:

經(jīng)計(jì)算:Mmax=7．7 kN·m，Qmax=54．3 kN，fmax=0．7 mm。

反力:R1=55．7 kN，R2=83．8 kN，R3=83．8 kN，R4=55．7 kN。

強(qiáng)度計(jì)算:2［10號槽鋼的截面系數(shù)W=79．4 cm3，慣性矩I=396．6 cm4。

可滿足規(guī)范要求。

撓度計(jì)算:

fmax=0．7 mm ＜f=850 mm/400=2．125 mm，可滿足要求。

3)大橫肋計(jì)算。橫肋間距600 mm，采用［10號槽鋼。支承在豎向大肋上。按連續(xù)梁承受均布荷載計(jì)算，具體見圖3。

圖3 大橫肋受力示意圖

荷載:qmax=Pmax×0．6=60．7 ×0．6=36．42 kN/m。

考慮4 kPa振動荷載:4 ×0．6=2．4 kN/m。

計(jì)算得:Mmax=7．6 kN·m，Qmax=30．5 kN，fmax=1．7 mm。

強(qiáng)度計(jì)算:［10號槽鋼的截面系數(shù)W=39．4 cm3，慣性矩I=198．3 cm4。

可滿足要求。

撓度計(jì)算:

4)對拉螺桿檢算。對拉螺桿擬采用 φ25圓鋼，面積 A=490 mm2。根據(jù)豎肋計(jì)算結(jié)果，最大反力Rmax=83．8 kN，對拉螺栓最大拉力為:

F=83．8 kN，σmax=F/A=83．8 ×1 000/490．87=170．72 MPa ＜［σ］=210 MPa，可滿足規(guī)范要求。

2．2 側(cè)面圓弧模板檢算

1)面板計(jì)算:面板計(jì)算方法與平面模板一致，不再贅述;

2)橫向背筋計(jì)算:橫向背筋主要承受拉力，背筋受力圖見圖4。

圖4 圓弧模板受力示意圖

背筋間距420 mm，擬采用［8槽鋼，以最不利處計(jì)算，按35∶1坡比，29 m高墩根部最大直徑 D=2．2+29/35=3．03 m。

荷載:q=64．72 ×0．42=27．18 kN/m

3 結(jié)語

1)根據(jù)灌注速度及振搗形式確定作用于模板的荷載。

2)平面模板檢算。a．面板計(jì)算。選用板區(qū)格中四邊簡支的最不利受力情況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，按雙向板計(jì)算，取1 m寬板條作為計(jì)算單元，應(yīng)力可基本滿足規(guī)范要求，同時(shí)撓度計(jì)算滿足規(guī)范要求。b．豎肋計(jì)算。按連續(xù)梁承受均布荷載計(jì)算，考慮4 kPa振動荷載，計(jì)算橫肋對豎肋作用力，強(qiáng)度計(jì)算可滿足規(guī)范要求，撓度計(jì)算可滿足要求。c．大橫肋計(jì)算。按連續(xù)梁承受均布荷載計(jì)算，考慮4 kPa振動荷載，強(qiáng)度計(jì)算可滿足要求，撓度計(jì)算滿足要求。d．對拉螺桿檢算，可滿足規(guī)范要求。

3)側(cè)面圓弧模板檢算。a．采用平面板計(jì)算方法對面板進(jìn)行計(jì)算。b．橫向背筋計(jì)算，橫向背筋主要承受拉力，以最不利坡比35∶1計(jì)算，拉應(yīng)力滿足要求。

［1] 周水興，何兆益，鄒毅松．路橋施工計(jì)算手冊［M］．北京:人民交通出版社，2001．

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［8] JGJ 80-91，建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范［S］．

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