模板系统的设计包括选型、配板、荷载计算、结构计算、拟订制作安装与拆除方案和绘制模板图。模板及其支架系统的设计应根据结构型式、设计跨径、施工组织设计、荷载大小、地基土类别、施工设备,以及有关的设计、施工规范进行。
(一)模板荷载
模板荷载是模板设计的重要依据,下面结合《铁路混凝土与砌体工程施工规范》的规定,简单介绍模板荷载的主要类别及其取值。
1.竖向荷载
(1)模板及支架的自重标准值应根据模板设计图纸确定对于肋形楼板及无梁楼板模板的自重标准值,可按表4-1选取。记为荷载①。
表4-1 楼板模板自重标准值单位:kN/m2
(2)新浇筑的混凝土自重标准值。混凝土可取24 kN/m3,或根据实际确定钢筋混凝土可取25 kN/m3记为荷载②。
(3)钢筋自重标准值,一钢筋自重标准值应根据设计图纸确定,对一般梁板结构每立方米钢筋混凝土的钢筋自重值可按下列数值选用:楼板1.1 kN,梁1.5 kN。记为荷载③。
(4)施工人员及设备荷载标准值。根据模板和支架的情况选取不同的值,如计算模板时可取2.5 kPa,详见相关规范。记为荷载④。
(5)振捣混凝土时产生的荷载。对于水平面模板可采用2.0kN/m2;对于垂直面模板可采用4.0 kN/m2(作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度范围内),记为荷载⑤。
2.水平荷载
(1)新浇筑混凝土对侧向的压力。可按表4-2的规定计算。记为荷载⑥。
表4-2 新浇筑混凝土对侧向的压力 单位:kPa
(2)倾倒混凝土时,因振动产生的水平荷载可按表4-3的规定计算。记为荷载⑦。
表4-3 倾倒混凝土时因振动产生的水平荷载
除上述7项荷载外,当在水平模板支撑结构的上部继续浇筑混凝土时,还应考虑由上部传递下来的荷载。(www.daowen.com)
计算模板及其支架时的荷载设计值,应采用荷载标准值乘以相应的荷载分项系数求得,荷载分项系数应按表4-4选用。
表4-4 荷载分项系数
模板的计算荷载应按照桥梁设计荷载组合的原则进行组合,并按最不利的情况进行模板设计,按表4-5进行荷载组合。
表4-5 模板及其支架设计计算的荷载组合
(二)强度、刚度要求和稳定性验算
根据荷载组合算出作用在模板上的竖向压力和水平压力后,按模板构造布置选取合适的力学计算模型,即可计算模板的强度和刚度。如何选取合适的力学计算模型,是模板强度和刚度计算的关键,力学计算模型是对实际结构理想化的简化,在简化的过程中不可避免地存在偏差,只要计算结果的误差在允许的范围内,应选取简单的力学计算模型。根据模板构造的不同,模板计算中常用的力学计算模型有简支梁、连续梁、四边简支板、四边固结嵌固板等。
1.稳定性验算
验算模板及支架在自重和风荷载作用下的抗倾覆稳定时,应符合相关的专门规定。在验算模板、支架的倾覆安全时,其稳定系数不得小于1.30。
当构筑物高度低于6 m,风力较弱,或者设有防风措施时可不考虑风荷载问题。
2.强度及刚度要求
强度计算时,支撑主要承受梁板传来的竖向荷载,一般以两端钗接的轴心受压杆件计算,计算长度按支撑中间水平拉杆的距离取值。
模板的计算挠度应符合以下规定。
(1)建筑物外露表面和直接支撑混凝土重力的模板(纵梁、横梁等),挠度不得大于构件跨度的1/400。
(2)建筑物隐蔽表面的模板,挠度不得大于构件跨度的1/250。
(3)模板的弹性压缩或下沉量,不得大于构件跨度的1/1000。跨度大于4 m的钢筋混凝土梁式构件,其底模板应计算起拱高度。
(4)钢模板的面板变形为1.5 mm;角棱、柱箍变形为3.0 mm。
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