1、沉箱模板計算1、外模板設計資料沉箱外側模板長10.00m，高5.00m，模板采用大型鋼模板，重約4.5t。面板采用5mm厚鋼板，橫肋采用8，間距0.42m；豎肋為-6×80mm扁鋼，間距0.42m；立圍令采用8，圍令后為桁架結構，桁架寬0.65m，間距0.8m，桁架為雙8結構，上、下均設M22對穿螺栓。現對該模板剛度、強度進行驗算，并選用合適的拉條。2、模板側壓力計算模板的側向壓力主要是由新澆筑的砼對模板產生的側壓力P1和傾倒砼時對模板產生的水平動力荷載P2兩部分組成。依據水運工程混凝土施工規范（JTS202-2011）F.1.6規定，采用插入式振搗器時，砼側壓力為：P1=8KS+2

2、4KtV 1/2 式中 P1 混凝土對模板的側壓力（KN/m2）KS 外加劑影響修正系數，不摻加外加劑時選1.0；摻緩凝外加劑時選2.0Kt 溫度校正系數按下表取值V 混凝土澆筑速度m/h砼側壓力除了和振搗方式有關外，同時還和砼自重、澆注速度、砼的溫度、外加劑的應用、砼的下灰方式有關。溫度校正系數表溫度（）5101520253035Kt1.531.331.161.000.860.740.65根據施工的具體情況，施工期平均氣溫在10 以上，依據攪拌站的施工供應能力，澆筑速度取0.5m/h。故 P1=8×2.0+24×1.33×0.51/2=38.57 KN

3、/m2傾倒混凝土產生的水平動力荷載P2=2.0KN/m2振搗混凝土產生的混凝土側壓力P3=4.0KN/m2由于澆筑混凝土時傾倒混凝土和振搗混凝土不可能同時發生，而振搗混凝土產生的作用力大。故驗算墻身模板強度的荷載設計值P=1.2P1+1.4P3=51.89 KN/m2故驗算墻身模板剛度的荷載設計值P=1.2P1=46.29 KN/m23、面板計算為保證砼的外觀質量，根據使用要求，大片模板的面板計算應由剛度控制。Q235鋼的抗拉許用強度f=215N/mm2，抗剪許用強度fv=125N/mm2。彈性模量E=2.1×106kg/cm2；許用撓度f=2mm。面板區格為420×420

4、mm，屬于雙向板，當lx/ly=420/420=1時，Mx0的彎距系數K1=-0.0600，My0的彎距系數K2=-0.0550，max撓度系數為K3=0.00160，Kx的彎矩系數K4=0.0227,Ky的彎矩系數K5=0.0168，計算簡圖為三面固定，一面簡支的最不利狀況。(1)、強度驗算取1mm寬的板條作為計算單元，荷載為q=0.05189×1 = 0.05189 N/mm支座彎矩 Mx0=K1×q×lx2=-0.0600×0.05189×4202=-549.20 N·mm My0=K2×q×ly2=-0.0

5、550×0.05189×4202=-503.44 N·mm面板的截面抵抗矩 W=16bh2=16×1×52=4.167 mm3應力為max=Mmax/W=549.20/4.167=131.80 N/mm2<215 N/mm2滿足要求；跨中彎矩 Mx=K4×q×lx2=0.0227×0.05189×4202=207.78 N·mm My=K5×q×ly2=0.0168×0.05189×4202=153.78 N·mm鋼板的泊松比=0.3，故需

6、換算 Mx()=Mx+My=207.78+0.3×153.78=253.91 N·mm My()=My+Mx=153.78+0.3×207.78=216.11 N·mm應力為max=Mmax/W=253.91/4.167=60.93 N/mm2<215 N/mm2滿足要求;(2)、撓度驗算計算剛度和撓度用以下公式 max=K3ql4B0這里q的取值是驗算剛度的荷載取值所以 N·mm max=0.00160×0.04629×42042.4×106=0.96 mm<f=2mm max/lx=0.96/420

7、=1/438<1/400滿足要求。4、豎向鋼肋條驗算豎向為-6×80mm鋼板肋，可將其視為單跨簡支梁計算，跨度為0.42m，根據建筑施工計算手冊附表2-8計算公式(1)、強度驗算荷載 q=80×0.42=33.6KN/m截面系數 W=bh2/6=6×802/6=6.4×10-6m3慣性矩 I=bh3/12=6×803/12=2.56×10-7m4 所以 Mmax=qlmax28=33.6×0.422/8=0.74KNm =MmaxW=740/6.4×10-6=115 N/mm2 <f=215N/mm2滿

8、足要求；(2)、撓度驗算 max=5ql4384EI荷載 q=P×lx=46.29×0.42=19.44KN/m模量系數 E=2.1×106kg/cm2=2.1×1011Pa慣性矩 I=bh3/12=6×803/12=2.56×10-7m4 所以 max = 5×19440×0.424/（384×2.1×1011×2.56×10-7）= 0.147mm<420/400=1.05mm滿足要求。5、橫向鋼肋條驗算橫肋間距420mm，采用8，按支撐在豎向桁架上的連續梁計算，其

9、跨距等于豎向桁架的間距，即0.8m,按5跨連續梁計算。荷載 q=F×h式中 F混凝土側壓力h橫肋距離驗算強度用 q = 0.05189×420 = 21.79 N/mm驗算剛度用 q = 0.04629×420 = 19.44 N/mm8的截面系數W=25.3×103mm3，慣性矩I=101.3×104mm4橫肋為兩段帶懸臂的五跨連續梁，可利用彎矩分配法計算得知。(1)、強度驗算查建筑結構靜力計算手冊五跨梁彎矩分配系數（模型荷載實際是不帶懸臂的五跨梁彎矩分配系數）得：彎矩計算簡圖跨內最大彎矩M1、M2、M3的分配系數分別是K1=0.078、K2

10、=0.033、K3=0.046，支座彎矩MB、MC的分配系數分別是KB=-0.105、KC=-0.079。 跨內彎矩 M1=K1×q×l2=0.078×21.79×8002=1087757 N·mm M2=K2×q×l2=0.033×21.79×8002=460205 N·mm M3=K3×q×l2=0.046×21.79×8002=641498 N·mm支座彎矩 MB=KB×q×l2=-0.105×21.79

11、15;8002=-1464288 N·mm MC=KC×q×l2=-0.079×21.79×8002=-1101702 N·mm M0=-0.5×q×a2=-0.5×21.79×2002=-435800 N·mm由以上可得最大彎矩 Mmax=1464288 N·mm max=MmaxW=146428825.3×103=57.88 N/mm2<215 N/mm2滿足要求；(2)、撓度驗算懸臂部分撓度 =ql48EI=19.44×20048×2

12、.1×105×101.3×104=0.038 mm l=0.038200=11770<1500跨中部分撓度 =ql4384EI×5-242=19.44×8004384×2.1×105×101.3×104× 5-24×(2008002)=0.34 mm l=0.34800=12353<1500滿足要求。6、桁架驗算桁架寬0.65m，間距0.8m，桁架為雙8結構。8查熱軋型鋼規范（GB/T706-2008）得出8基本參數：截面面積A=10.248cm2,慣性半徑ix=3.15c

13、m，iy=1.27cm。(1)、內力計算簡化計算按8節間下降式斜桿桁架滿載驗算, 結構為625mm×8=5000mm。桁架計算簡圖荷載P =P1×H×L/8=51.89 KN/m2×5.00m×0.65m/8=21.08 KN(這里H為模板的高度，L為桁架的寬度) =arctan650625=46°查得桁架各桿件內力分配系數如下表：桿件八節間（滿載）乘數(KN)桿件內力(KN)O13.5P×cot=21.08-73.78O26.0-126.48O37.5-158.10O48.0-168.64U10P×cot=21.

14、080U23.573.78U36.0126.48U47.5158.10D13.5P/sin=29.40102.90D22.573.50D31.544.10D40.514.70V14.0P=21.08-84.32V23.5-73.78V32.5-52.70V41.5-31.62V51.0-21.08由上表可知O型桿件最大內力 Pomax = -168.64KNU型桿件最大內力 Pumax = 158.10KND型桿件最大內力 Pdmax = 102.90KNV型桿件最大內力 Pvmax = -84.32KN材料選用O型桿件和U型桿件選用28,D型桿件和V型桿件選用8。(2)、桿件驗算軸心受拉構件

15、的穩定性應滿足下式要求 =NAnf軸心受壓構件的穩定性應滿足下式要求 NAf=l0i式中 An 構件的凈截面面積A 構件的毛截面面積 軸心受壓構件的穩定系數，取截面兩主軸穩定系數的較小者 構件對主軸的長細比 i 構件對主軸的回轉半徑U型抗拉桿件28umax=PumaxAu=158.10×1032×10.248×102=77.14 N/mm2<215 N/mm2滿足要求；D型抗拉桿件8dmax=PdmaxAu=102.90×10310.248×102=100.41 N/mm2<215 N/mm2滿足要求；O型抗壓桿件28組合截面回轉半

16、徑近似值按下式計算 ix=0.38h , iy=0.60b所以 ix=0.38×80=30.4 mm , iy=0.60×63=37.8 mm 計算時 i=ix=30.4 mm =l0i=62530.4=20.56查得 =0.971所以 omax=Pomax×A=168.64×1030.971×2×10.248×102=84.74 N/mm2<215N/mm2滿足要求；V型抗壓桿件8 =loi=65012.7=51.18查得 =0.850 所以 vmax=Pvmax×A=84.32×1030.850

17、×10.248×102=96.80N/mm2<215N/mm2滿足要求。7、拉桿計算模板拉桿的計算公式如下P=F×A 式中 P模板拉桿承受的拉力（N）F混凝土側壓力（N/m2）A模板拉桿分擔的受荷面積（m2），其值為A=a×ba模板拉桿的橫向間距（m）b模板拉桿的縱向間距（m）這里選取拉桿的橫向間距a=0.75m，縱向間距b=0.85m。計算拉桿承受的拉力P = 51.89×0.75×0.85 =33080N查建筑施工計算手冊表8-7當F=30KN/m2時得螺栓拉力P =19125N，所以當F=51.89KN/m2 時螺栓拉力P

18、=19125×51.89/30 =33080N查表8-9選用M22螺栓，其容許拉力為47900N>33080N，可。考慮上下螺栓受力不均和長期受扭的因素，上下螺栓可采用不同鋼號的螺栓，由于荷載是逐漸加上去的，而且上部荷載始終小于下部，待全部荷載施加完畢，下部砼已接近初凝，側壓力減少，因此上下分別采用鋼號不同的M22螺栓是可行的。拉桿選用Q235圓鋼，直徑為20mm，截面面積A=314mm2,抗拉強度設計值f=205N/mm2，抗剪強度設計值fv=120N/mm2。其許用拉力值P為：P= f×A = 205×314 = 64.37KN>P=33.08 K

19、N滿足要求；模板重量為45/（10×5）=0.9 KN/m2，計算時取為1.0 KN/m2。在拉桿的橫縱間距內承受的重量為 1.0×0.75×0.85=0.64KN P''=0.64×1000314=2.04N/mm2<120N/mm2滿足要求。8、外模下平臺計算外模下平臺自重3t，長度15m，用210作橫梁，5點吊，按四跨連續梁計算。模板下平臺計算簡圖查熱軋型鋼規范得210的慣性矩Ix=198×2=396cm4，截面模數Wx=39.7×2=79.4cm3,荷載跨度L=3.75m。作用在橫梁上的荷載集度： q=P

20、L=30001500=2kg/cm=2KN/m 查靜力計算手冊得四跨連續梁的荷載分項系數最大值是K=-0.107所以作用在梁上的最大彎矩為： Mmax=K×q×l2=-0.107×2×3.752=-3.00 KN·m（1）、強度計算 max=MmaxW=300000079.4×103=37.78 N/mm2<215 N/mm2 max=Qdh (采用近似公式計算，數值偏小)式中 d=5.3mm ， h=100mm Q=q×L=2KN/m×3.75m=7500N所以 max=75005.3×100=1

21、4.15 N/mm2<125 N/mm2（吊點不進行計算）滿足要求；（2）、撓度計算撓度按簡支梁的撓度計算公式來求解。 max=5ql4384EI荷載： q=2KN/m模量系數：E=2.1×106kg/cm2=2.1×1011Pa慣性矩： I=2×198=396cm4 max = 5×2000×3.754/（384×2.1×1011×3.96×10-6） =6.210mm<3750/400=9.375mm滿足要求。 9、模板支撐計算按照建筑施工計算手冊中有關規定，外模板傾斜20°存放

22、時，支撐的強度計算。模板重7.5t (包括下平臺重量)，采用兩點支撐，每點受力3.75t，即37.5KN，采用70×5鋼管，外徑70mm，管壁厚5mm。所以 A=×（72-62）/4 =10.21 cm2 I=×（74-64）/64=54.24 cm4 i=IA=54.2410.21=2.305 cm模板高度為5m，鋼管支撐長度可取為3m =li=1×3002.305=130.15查得 =0.433 =NA=37.5×1030.433×10.21×102=84.63 N/mm2<170 N/mm2滿足要求。 10、 豎

23、向大肋計算（槽鋼式計算）計算參考建筑施工計算手冊8.15章節（現澆混凝土墻大模板計算）。因為大模板長10m,這里取槽鋼的間距為0.8m,選用28。查得8基本參數為：截面面積A=10.248cm2,截面模數Wx=25.3cm3,慣性矩Ix=101cm4。以三道螺栓為支撐點。螺栓間距分別為0.5m,2m,2m,按均布荷載計算。根據第2節模板的側壓力計算可知：驗算墻身模板強度的荷載設計值P=1.2P1+1.4P3=51.89 KN/m2故 q=P×l=0.05189×2000=103.78N/mm驗算墻身模板剛度的荷載設計值P=1.2P1=46.29 KN/m2故 q'=

24、P'×l=0.04629×2000=92.58N/mm彎矩計算簡圖由彎矩圖可得最大彎矩為 Mx=-0.125×103.78×8002=8302400 N·mm（1）、強度驗算 max=MmaxW=83024002×25.3×103=164.08 N/mm2<215 N/mm2滿足要求；（2）、撓度驗算懸臂部分撓度 =q'l148EI=92.58×50042×8×2.1×105×101.3×104=1.70 mm l=1.70500>150

25、0懸臂部分撓度過大，采取加強角措施；跨中部分撓度 =q'l24384EI×5-242= 92.58×200042×384×2.1×105×101.3×104×5-24×(50020002)=0.343 mm l=0.3432000=15831<1500滿足要求。根據前面求出的面板、橫肋和豎向大肋的撓度，組合的撓度為面板與橫肋組合 =0.96+0.34=1.30<3 mm面板與豎向大肋的組合 =0.96+1.70=2.66<3 mm 滿足施工對模板的質量要求。加固模板時桁架和槽鋼的比較采用槽鋼做模板面板支撐時，雖然節省材料，但是相比桁架做模板的支撐骨架，槽鋼承受更大的彎矩，模板變形較大，沒有桁架穩固，沉箱外模板尺寸比較大，更多的采用桁架做支撐骨架，在設置外模板操作平臺時，桁架也起作用。10、 豎向大肋計算（工