高大花瓶墩模板优化设计

摘要：随着高速公路的飞速发展，覆盖率越来越广泛，人们在桥梁设计中不单追求经济适用，还要追求技术合理并与环境协调的景观效果，而花瓶墩以其造型独特美观等特点在桥梁墩柱设计中得到广泛的应用。本文以实际花瓶墩为例，介绍花瓶墩模板的设计及优化过程，力求较少的材料投入，产生最好的受力效果。

关键词：花瓶墩 模板 优化 设计

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

工程概况

某匝道桥花瓶墩高15.325m，下部等截面段高10m，顶部变截面段高5.325m，下部等截面段一次浇筑，顶部变截面段模板整体设计加工，一次性浇筑，本文主要介绍上部变截面段模板的优化设计。

模板初步设计

2.1模板基本参数拟定：

2.1.1.基本参数

竖肋间距(mm):250；横肋间距(mm):500；背架间距(mm):1000；背架设对拉螺杆，对拉螺栓直径(mm):Φ32圆钢(fy=215 MPa)；模板连接螺栓采用4.8级M20螺栓.

2.2.2.竖肋参数

竖肋材料: 槽钢100×48×10.008kg/m；Ix = 198.3cm4, Wx = 39.7 cm3,

2.2.3.背架参数

背架材料: 槽钢 2[20×63×17.240 kg/m；Ix = 2x1913.7cm4, Wx = 2x191.4 cm3,

2.2.4.面板参数

面板类型:面板厚度(mm):6.00；Ix = 0.9cm4, Wx = 3 cm3, A = 0.003m2，E = 210 GPa

2.2荷载计算

混凝土坍落度：150mm；混凝土入模温度：25℃；混凝土初凝时间：5小时；混凝土浇筑速度：约4m/h；

γ -- 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；

t -- 新浇混凝土的初凝时间，取5.0h；

T -- 混凝土的入模温度，取25℃；

V -- 混凝土浇筑速度（4m/h）；

H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）；

β1-- 外加剂影响修正系数，取1.2；

β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85，50-90mm时取1.0，110-150mm时取1.15。

根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F=73 kN/m2；

有效压力高度：h = =3.04m

倾倒混凝土时产生的荷载标准值4.000 kN/m2

模板侧压力=73+4=77 kN/m2支架简图。

2.3建立模型计算

2.3.1容许荷载取值

模板为临时结构，且加工材料全部为新钢材，取A3钢的容许应力为235MPa，模板容许变形按取L/400。

2.3.2面板及肋板受力验算

经计算，面板最大应力115MPa，满足受力要求。

2.3.3外横梁受力验算

经计算，小肋最大应力257MPa，不满足受力要求。

2.3.4拉杆受力计算

拉杆受力满足要求。

2.3.5位移计算

位移最大2.55cm，位移较大，不满足要求，从受力图中可以看出，位移最大的区域在墩顶中心段，根据计算结果看有胀模倾向。

模板优化设计

由计算分析，目前模板设计中主要存在的问题为：最外侧横梁受力不满足要求，整移过大。拟优化方案为：面板可减小尺寸由原来的6mm厚改为5mm,最外侧横梁由原来的双20槽钢改成桁架结构，这样可提高整体刚度。

优化前模板平面图优化后模板平面图

优化后各部位受力情况如下：

3.1桁架结构受力

受力满足要求。

3.2位移计算

最大位移5.97mm，满足变形要求。

优化前后模板设计重量比较

优化前模板总重10.97吨：

优化后模板重11.43吨：

结语

施工后墩柱外形美观，无涨模等现象，砼表面光滑、线性顺直，从模板重量对比来看，优化后模板重量较优化前仅增加了0.46吨，但是受力效果却得到了大大的提高。

参考文献

1.公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)．中华人民共和国交通运输部，2011.7

2.路桥施工计算手册．人民交通出版社，2001.5

3.桥梁工程软件midas Civil常见问题解答.人民交通出版社，2009.8