1、精心整理泵送混凝土對模板側壓力計算公式應用分析摘要：泵送混凝土側壓力受混凝土初凝時間和澆筑速度影響，在實際施工中往往是使用既有模板及支撐，所以，與其說是模板設計，不如說是荷載設計。決定荷載大小有模板、鋼楞、拉筋、扣件四個環節。控制混凝土的側壓力是保證高支模作業安全的最有效措施。關鍵詞：泵送混凝土；模板側壓力；施工安全。1新澆混凝土側壓力的影響因素剛澆筑入模的混凝土，在振動作用下,具有很大的流動性，類似液體，因此這時混凝土對模板的側壓力分布規律亦類似靜水壓力。但由于混凝土具有觸變性 ，只要振動一停止，混凝土在振動時所獲得的流動性將會喪失,而且隨著水泥的水化作用不斷進行，混凝土的極限剪切應力逐漸增

2、大，因而實際作用在模板上的側壓力要比按靜水壓力計算公式求得的小，從而影響混凝土模板側壓力的因素也要復雜的多，影響混凝土側壓力的因素有：水泥的品種，外加劑的種類，集料的 種類及其級配，混凝土的配合比及其稠度（又稱坍落度），周圍環境溫度及混凝土的溫度，搗實混凝土的 方法，模板的剛度及表面的粗糙程度，結構構件的配筋情況及斷面尺寸等。泵送混凝土的坍落度，可按國家現行標準 混凝土結構工程施工及驗收規范的規定選用。 對不同 泵送高度，入泵時混凝土的坍落度，可按下表選用。泵送高度（M）30以下30 6060 100100以上坍落度（mm）100 140140160160 180180 200混凝土經時坍落度

3、損失值，可按下表確定 混凝土經時坍落度損失值大氣溫度C）102020 3030 35混凝土經時坍落度損失值（摻粉煤灰和木鈣，經時 1h）52525 3535 50注：摻粉煤灰與其他外加劑時，坍落度經時損失值可根據施工經驗確定。無施工經驗時，應通過試驗確定。2泵送混凝土側壓力2.1泵送混凝土的特點泵送混凝土由于其效率高、澆筑速度快、機械化程度高、技術措施費用低、現場施工文明、其優越 性十分顯著，這是實現現澆混凝土工業化生產的重要途徑，也是混凝土施工工藝的一大飛躍。這種施 工方法所使用的混凝土因可泵性要求，一般都是坍落度較大、流動性較好、粘聚性較大；其材料組 成、配合比、坍落度等變化小，澆筑過程比

4、較連續均衡同時加入適量外加劑。所有這些特點，使得泵送混凝土對模板的側壓力影響比較突出。2.2泵送混凝土側壓力的影響因素分析2.2.1混凝土澆注速度混凝土的澆注速度仍就是影響泵送混凝土對模板側壓力的一個重要影響因素，隨著混凝土澆注速度的增加，混凝土側壓力也增大，大多數研究者認為，混凝土的最大側壓力F與澆注速度V的關系式為幕函數（即F=kVn）。2.2.2溫度溫度是影響混凝土凝結、硬化的重要因素,從而也影響混凝土側壓力，在一定的澆注速度下，溫度愈低 則混凝土側壓力愈大，兩者成反比關系。2.2.3混凝土的振搗方法振搗密實混凝土的方法有兩種：一種為人工搗實，一種為機械搗實。目前，大多采用機械搗實，特別

5、是 對于一次澆搗量較大的泵送混凝土，搗實方法影響混凝土的液化程度，機械振搗會使混凝土液化得好,流動性會增大，混凝土側壓力相應地會增大。試驗表明，機械振動搗時的混凝土側壓力要比手工搗實時增大約56%，當混凝土側壓力計算公式標明采用機械搗實時，該因素不另考慮。精心整理224混凝土的坍落度混凝土坍落度大，其流動性好，側壓力也增加。對于泵送混凝土，因為可泵性要求，使得其坍落度較一般 混凝土大，因而其側壓力相對較大。225水泥品種混凝土的初凝時間不同于水泥的初凝時間，雖然不同水泥的初凝時間相差較大（相差幅度為14h）,但用它們的配制混凝土時，在溫度、配合比基本相同的條件下，相差很小（僅1h左右）。因此，

6、水泥品種 對混凝土側壓力計算式中可不予考慮。2.2.6集料種類與級配集料的種類與級配決定了混凝土的容重，也影響混凝土的內摩擦力。對于混凝土的容重，其對混凝土 側壓力有較大的影響，但在一般工業與民用建筑施工中所使用的普通混凝土，其容重可以看成是一個常數。因此，在考慮混凝土側壓力的計算公式時，只需要說明即可。2.2.7混凝土配合比在泵送混凝土中，常用的外加劑主要是減水劑，大多數減水劑都具有一定的緩凝作用。據有關資料表明,摻有減水劑的混凝土側壓力比未摻的要大，如摻有木質素磺酸鈣外加劑的混凝土側壓力比未摻 外加劑的平均增大17.9%。3幾種計算公式3.1我國GBJ204-83規范計算式在一般工業與民用

7、建筑中，當采用內部振動器時，若混凝土的澆注速度在6m/h以下，新澆注的混凝土 作用于模板的最大側壓力，可按下列二式計算，取二者中的較小值： 式中T混凝土溫度CC）;F新澆混凝土的最大側壓力（kN/m2）;V混凝土的澆注速度（m/h）；h混凝土側壓計算位置處至新澆混凝土頂面的高度（m）;Ks混凝土坍落度影響修正系數，當混凝土坍落度小于3cm時取0.85; 59cm時取1.0; 1115cm 時取 1.15;Kw 外加劑的影響修正系數，不摻加外加劑時取1.0摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2。由于是泵送混凝土，所以，必摻外加劑，塌落度必大于11cm，所以，對于泵送混凝土，上述計算公式為：該公式對混凝

8、土側壓力的主要影響因素，考慮較為詳細，主要考慮下列因素的影響：澆注速度、澆注時 混凝土溫度、混凝土的稠度及外加劑，公式的形式也簡單明確，在模板設計中有著廣泛的應用，但該公式只適宜于澆注速度在 6m/h以下的情況,影響了它在澆注速度較大的泵送混凝土側壓力計算中的應用。3.2我國GB50204-92規范計算式混凝土結構工程施工及驗收規范 GB50204-92規定的混凝土側壓力是以流體靜壓力原理為基礎，并 結合澆注速度與側壓力的試驗數據（包括泵送混凝土的試驗資料）而建立的，改善了原規范公式對澆注速度大于2m/h時側壓力偏低的情況。該規范中新澆注的混凝土作用于模板的最大側壓力可按下列二式計算,取二者中

9、較小值：式中r新澆混凝土的重力密度to混凝土初凝時間，其計算公式式中B 1值同前面的KsB 2值同前面的Kw由于是泵送混凝土，所以，必摻外加劑，塌落度必大于11cm，混凝土重力密度一般為23.5kN/m324.0kN/m3，計算取r=24.0kN/m3，所以，對于泵送混凝土，上述計算公式為：3.3我國冶金建筑研究總院建議的計算方法對于采用泵送工藝的新澆注混凝土 ，其對鋼模板產生的最大側壓力按下式計算：有效壓頭為精心整理式中,T為新澆混凝土的初凝時間（h）,可實測，在尚未制定統一的標準測定方法之前，建議可暫用貫入阻力法測定（一般為6h）。該計算公式適用于混凝土有效壓頭 hWH的情況；若h>

10、H時，則取h=H，其中H為澆注總高度，單位為m。混凝土重力密度計算取r=24.0kN/m3，則公式可變為：3.4三種計算公式的對照在室溫情況下（T（t0）=20C）,三種公式為：從圖中看出，GBJ204-83規范計算式偏小，冶金建筑研究總院建議的計算方法偏大，GB50204-92規范計算式較為合理。當 VW2.0m/h時，GBJ204-83規范與GB50204-92規范計算結果較為接近。三種計算公式對照圖3.5GB50204-92規范計算式參數選擇泵送混凝土條件下，r=24kN/m3，側壓力計算公式為：T 一般在 5°C 28C 之間變化，當 V 分別為 1.0m/h、2.0m/h、

11、4.0m/h、6.0m/h、8.0m/h 時，F 為：混凝土最大側壓力與施工溫度關系圖當 V 分別為 1.0m/h、2.0m/h、4.0m/h、6.0m/h、8.0m/h 時，hmax 為：混凝土有效壓頭與施工溫度的關系圖從上圖可看出，當模板高度低于1.4m時不需要考慮混凝土初凝時間即澆筑速度對模板側壓力的影 響。混凝土側壓力分布見下圖。側壓力計算分布圖其中：h有效壓頭高度h=F/ 丫 c（m）泵送混凝土條件下側壓力由兩個因素決定一一混凝土初凝時間和混凝土澆筑速度，所以，混凝土初 凝時間和混凝土澆筑速度成為確定混凝土對模板的側壓力大小的關鍵。由于這兩個參數波動特別 大，混凝土初凝時間在1C10

12、C之間波動，混凝土澆筑速度可在 0.1m/h40m/h波動，如此大的 差距，對模板的設計至關重要，這也正是高支模易發生垮塌的重要原因。混凝土初凝時間與試驗室初凝時間不同，試驗室計算初凝時間從水泥加水開始，而作為計算模板側壓力的混凝土初凝時間則是從混凝土入模開始算起。混凝土初凝時間與混凝土施工溫度有如下關系：根據建筑工程冬期施工規范JGJ104-97規定：當室外日平均氣溫連續 5d穩定低于5C即進入冬 期施工，當室外日平均氣溫連續 5d穩定高于5C即解除冬期施工。所以混凝土的最低施工溫度為 5C。夏季高溫時施工混凝土入模溫度要求不高于28C，當溫度高于28C時即采取降溫措施，所以，混凝土的最高施

13、工溫度為28C。作為模板設計要求的混凝土施工溫度范圍為：5C28C，與此相應的混凝土初凝時間為：104.65h。混凝土施工溫度與初凝時間關系見下圖。混凝土施工溫度與初凝時間關系圖影響混凝土澆筑速度有三個環節：混凝土攪拌站生產能力、混凝土的運輸能力、混凝土的泵送能力， 一般情況下，這三者是相互配套的、協調的，而且一般情況下，三者之間的關系為：混凝土攪拌站 生產能力混凝土的運輸能力混凝土的泵送能力，尤其在使用商品混凝土時。所以，混凝土澆筑速度一般按照輸送泵的能力來確定。混凝土泵的實際平均輸出量，可根據混凝土泵的最大輸出量、配管情況和作業效率，按下式計算：Q1 = QmaX<a 1 Xq式中Q

14、1每臺混凝土泵的實際平均輸出量（m3/h）;Qmax每臺混凝土泵的最大輸出量（m3/h）；a 1己管條件系數。可取0.80.9;精心整理n-乍業效率。根據混凝土攪拌運輸車向混凝土泵供料的間斷時間、拆裝混凝土輸送管和布料停歇等情況，可取0.50.7。作為模板設計荷載取值，宜考慮最不利工況，也即各種參數宜取高值，這樣混凝土泵的實際平均輸出量計算公式就為：Q1 = 0.63Qmax混凝土澆筑速度就為：式中：V混凝土澆筑速度(m/h);A結構截面積(m2)。設計模板和支撐時，首先對荷載的選擇應特別慎重，一定要考慮最不利工況，否則，即使模板、支 撐的設計計算有多么詳細、合理，仍然隱含了巨大的安全隱患。此

15、外，模板、支撐的設計一定要注 明施工條件，即混凝土的初凝時間和混凝土的澆筑速度，施工過程要嚴格控制，方可保證施工安全。4荷載設計與其說模板設計，不如說荷載設計，因為大多數情況下，模板是現成的，或者由于經濟的、便于操 作等的原因，模板的設計重量是有限度的，也即模板的承載能力是有限度的。所以，在施工現場， 尤其是利用既有模板的情況下，進行荷載設計比模板設計更加合理和有效。 現以舉例說明這一情況。鋼模板采用P3015 (1500mr« 300mm)，內鋼楞采用2根51 X3.5岡管，間距為750mm，外鋼楞 采用同一規格鋼管，間距為 900mm，對拉螺栓采用M18，間距為750mm。鋼材抗

16、拉強度設計值： Q235鋼為215N/mm2，普通螺栓為170N/mm2;鋼模的允許撓度：面板為 1.5mm,鋼楞為3mm。4.1按模板強度確定的最大側壓力(1) 計算簡圖(2) 按模板強度確定的最大側壓力P3015鋼模板(S =2.5mm 截面特征，lxj=26.97 1X4mm4, Wxj=5.94 X03mm3。F 二埜土 咚空二 0060544/1 =化為面均布荷載：當采用泵送混凝土時，傾倒混凝土時產生的水平荷載為：6X1.4 X.85=7.14kN/m2模板側壓力設計值為：F=60.544-7.14=53.404kN/m2混凝土側壓力標準值為：F1=F/(1.2 X.85)=52.3

17、57kN/m2按照模板強度確定的混凝土最大側壓力為：52.357kN/m2(3) 按模板撓度確定的最大側壓力= 010381% x375(-750s + 6x 375ax750 + 3 x 3753)2410679311010316= 14 449/化為面均布F二亙二二0M8162M!3 =48162kV/wi3荷載：當采用泵送混凝土時，傾倒混凝土時產生的水平荷載為：6X1.4 X.85=7.14kN/m2。模板側壓力設計值為：F=48.162-7.14=41.022kN/m2混凝土側壓力標準值為：F1=F/(1.2 X.85)=40.218kN/m2按照模板強度確定的混凝土最大側壓力為：40

18、.218kN/m2綜上計算，按照模板的承載能力確定的混凝土最大荷載為Fmax=40.218kN/m24.2按照內鋼楞承載能力確定混凝土最大側壓力(1)強度驗算內鋼楞采用兩根 50X 3.5mm岡管，其截面特征為：I=2 >14.81 X04mm4,W=2 5.81 X03mm3。計算簡圖：精心整理0=215N/mm2Mmax= 0 W=215< 11.62 沐03=2498.3 W3N mmq1max=Mmax/0.1 >L2=2498.3 103/0.1 9002=30.843N/mm化為面荷載：30.843/1.0=30.843N/mm2=30.843 10-3/106=

19、30.843kN/m2Fmax= (30.843-7.14) / (1.2 %.85) =23.238kN/m所以，與模板的承載力相差太大，改為兩根80X10X3.0輕型槽鋼，其截面特征為：1=2 X43.92 X04mm4,W=X 10.98 X03mm3。Mmax=0 W=21X 21.96 X03=4721.4 X03N mmq1max=M/0.1 X2=4721.4 X03/0.1 9X02=58.289N/mm化為面荷載：58.289/1.0=58.289N/mm2=58.289 X0-3/106=58.289kN/m2Fmax= (58.289-7.14) / (1.2 X.85)

20、 =50.146kN/m2(2)撓度驗算3=1.5mmq2=61.107N/mm所以 Fmax=61.107/ (1.2 X.85) =59.909kN/m2綜上計算，按照內鋼楞承載能力確定的混凝土最大側壓力為Fmax=50.146kN/m24.3按照對拉螺栓確定的混凝土最大側壓力對拉螺栓的規格和性能見下表。對拉螺栓的規格和性能螺栓直徑(mm)螺紋內徑(mm)凈面積(mm2)£：/ /'. 了容許拉力(kN)M1210.117612.90M1411.8410517.80M1613.8414424.50T129.507112.05T1411.5010417.65T1613.5014324.27T1815.5018932.08T2017.5024140.91每個螺栓所承擔的最大壓力面積為內、外鋼楞間距，如0.75 X.9=0.675m2如果按照與模板最大側壓力相匹配，則每個螺栓所承擔的最大拉力為：40.218kN/m2 X.675=27.147kN，所以選擇 T18螺栓。4.4