清江跨线双线特大桥桥墩模板受力分析

骆诗凯

(贵州省遵义市汇川区发改局项目管理服务中心，贵州遵义 563000)

0 引言

在桥梁施工中，必须确保模板设计安全。自重较大模板相应地需要标准较高的施工吊装设备，如果对模板进行拆分，使其单块重量减小，虽然会降低施工吊装设备的标准，但会增加安装和拆卸工作，费工费时。故此，模板成本为施工成本中的重要一项。在桥梁施工中，如果桥墩较低，数量较少，模板成本占桥墩施工成本比例不大的情况下，模板设计偏于保守，所增加的成本对工程造价的影响并不大。但是，随着经济的发展和科技的进步，高墩大跨桥梁设计应用日益广泛，模板成本在工程造价中所占比例也相应增多。在控制施工成本，谋求项目管理效益最大化，并同时保证模板结构安全的前提下，模板受力精确分析就显得尤为重要。通过准确的受力分析，能够既经济又安全地选择模板各构件规格。本文以渝利铁路清江跨线双线特大桥为例，详细介绍高墩大块钢模板设计中的受力分析。

1 工程概述

清江跨线双线特大桥全长2 614．05 m，中心里程为DK268+777，为双线特大桥，桥梁基础为挖孔以及钻孔桩基础，直径分别有1．25 m和1．5 m两种形式，设计均为端承桩，共78跨，桥梁上部主要为24 m和32 m预制T梁，在跨越沪蓉西高速公路处为48 m+88 m+48 m连续梁。

该桥桥墩为实心远端形桥墩，有1∶0直坡桥墩和35∶1斜坡桥墩两种类型，直坡桥墩最大墩高13．5 m(不含托盘)，平面部分宽5．9 m，圆端直径2．2 m，斜坡桥墩最大墩高29 m(不含托盘)，平面部分宽5．9 m，墩顶圆端直径2．2 m，墩顶以下按35∶1比例放大。

2 模板检算

荷载计算。采用内部振捣，假设每小时灌注高度为1 m，t0=8 h，γ =25 kN/m3。

取较小值 Pmax=60．72 kPa。

其中，Pmax为新浇筑混凝土侧面模板的最大压力，kPa;T为混凝土入模时的温度，℃;K1为混凝土坍落度影响修正系数，坍落度小于30 mm 时，取 0．85，50 mm ～ 90 mm 时，取 1．0，110 mm ～150 mm时，取1．15;K2为外加剂影响修正系数，不掺时取1．0，掺入具缓凝作用的外加剂时取1．2;γ为混凝土容重，kN/m3;t0为混凝土初凝时间，h;H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度，m。

模板面板采用δ=5 mm钢板，竖向小肋采用5 mm×50 mm钢板，间距S=400 mm，横肋采用［8槽钢，间距600 mm。竖向大肋采用2［10槽钢，间距1 500 mm，里边缘最近700 mm，拉杆螺栓间距l1=200 mm，l2=850 mm，l3=850 mm，l4=850 mm，l5=200 mm。

2．1 平面模板检算

1)面板计算。竖筋间距400 mm，横筋间距600 mm。

强度计算。选用板区格中四边简支的最不利受力情况进行计算。

求跨中弯矩:

钢板泊松比v=0．3，故需换算为:

挠度计算:

满足规范要求。

2)竖肋计算。竖肋间距1 500 mm，采用2［10槽钢，支承在对拉螺杆上。按连续梁承受均布荷载计算，具体计算简图见图1，图2。

图1 面板对横肋作用力示意图

图2 大横肋对竖肋作用力示意图

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

考虑4 kPa振动荷载:

计算得:R1=22 kN，R2=63．2 kN，R3=54．3 kN，R4=54．3 kN，R5=63．2 kN，R6=22 kN。

横肋对竖肋作用力:

经计算: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。

强度计算:2［10号槽钢的截面系数W=79．4 cm3，惯性矩I=396．6 cm4。

可满足规范要求。

挠度计算:

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

3)大横肋计算。横肋间距600 mm，采用［10号槽钢。支承在竖向大肋上。按连续梁承受均布荷载计算，具体见图3。

图3 大横肋受力示意图

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

考虑4 kPa振动荷载:4 ×0．6=2．4 kN/m。

计算得:Mmax=7．6 kN·m，Qmax=30．5 kN，fmax=1．7 mm。

强度计算:［10号槽钢的截面系数W=39．4 cm3，惯性矩I=198．3 cm4。

可满足要求。

挠度计算:

4)对拉螺杆检算。对拉螺杆拟采用 φ25圆钢，面积 A=490 mm2。根据竖肋计算结果，最大反力Rmax=83．8 kN，对拉螺栓最大拉力为:

F=83．8 kN，σmax=F/A=83．8 ×1 000/490．87=170．72 MPa ＜［σ］=210 MPa，可满足规范要求。

2．2 侧面圆弧模板检算

1)面板计算:面板计算方法与平面模板一致，不再赘述;

2)横向背筋计算:横向背筋主要承受拉力，背筋受力图见图4。

图4 圆弧模板受力示意图

背筋间距420 mm，拟采用［8槽钢，以最不利处计算，按35∶1坡比，29 m高墩根部最大直径 D=2．2+29/35=3．03 m。

荷载:q=64．72 ×0．42=27．18 kN/m

3 结语

1)根据灌注速度及振捣形式确定作用于模板的荷载。

2)平面模板检算。a．面板计算。选用板区格中四边简支的最不利受力情况进行强度计算，按双向板计算，取1 m宽板条作为计算单元，应力可基本满足规范要求，同时挠度计算满足规范要求。b．竖肋计算。按连续梁承受均布荷载计算，考虑4 kPa振动荷载，计算横肋对竖肋作用力，强度计算可满足规范要求，挠度计算可满足要求。c．大横肋计算。按连续梁承受均布荷载计算，考虑4 kPa振动荷载，强度计算可满足要求，挠度计算满足要求。d．对拉螺杆检算，可满足规范要求。

3)侧面圆弧模板检算。a．采用平面板计算方法对面板进行计算。b．横向背筋计算，横向背筋主要承受拉力，以最不利坡比35∶1计算，拉应力满足要求。

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