墩柱鋼模板在使用過(guò)程中主要承受以下幾種荷載:
一、豎向荷載
混凝土自重
混凝土的重度一般為 24kN/m3 左右,對(duì)于墩柱鋼模板來(lái)說(shuō),混凝土自重是主要的豎向荷載之一。在計(jì)算時(shí),需要根據(jù)墩柱的尺寸和混凝土澆筑高度確定混凝土的體積,進(jìn)而計(jì)算出混凝土自重。
例如,一個(gè)直徑為 1.5m、高度為 10m 的墩柱,其混凝土體積為 π×(1.5/2)2×10≈17.67m3,混凝土自重約為 17.67×24 = 424.08kN。
鋼筋自重
鋼筋的重度一般為 78.5kN/m3 左右,在墩柱中,鋼筋的用量相對(duì)混凝土較少,但也會(huì)對(duì)鋼模板產(chǎn)生一定的豎向荷載。計(jì)算時(shí)需要根據(jù)鋼筋的布置情況和用量確定鋼筋自重。
假設(shè)上述墩柱中鋼筋的用量為 5t,換算成重力約為 5×10×9.8 = 490kN(考慮 10m 高度范圍內(nèi)的鋼筋總重量)。
二、水平荷載
混凝土側(cè)壓力
混凝土在澆筑過(guò)程中會(huì)對(duì)模板產(chǎn)生側(cè)壓力,側(cè)壓力的大小與混凝土的澆筑速度、澆筑高度、混凝土的坍落度等因素有關(guān)。一般采用以下公式計(jì)算:F = γc×h,其中 F 為側(cè)壓力(kN/m2),γc 為混凝土的重度(kN/m3),h 為混凝土澆筑高度(m)。
對(duì)于上述墩柱,假設(shè)混凝土澆筑速度為 2m/h,坍落度為 180mm,采用插入式振搗器,根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算得到的最大側(cè)壓力約為 50kN/m2。在計(jì)算模板的水平荷載時(shí),需要考慮側(cè)壓力的分布情況,一般按照三角形分布進(jìn)行計(jì)算。
風(fēng)荷載
在露天環(huán)境下,墩柱鋼模板還會(huì)受到風(fēng)荷載的作用。風(fēng)荷載的大小與風(fēng)速、模板的受風(fēng)面積、風(fēng)載體型系數(shù)等因素有關(guān)。一般采用以下公式計(jì)算:W = k×μs×μz×ω0×A,其中 W 為風(fēng)荷載(kN),k 為風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù),μs 為風(fēng)載體型系數(shù),μz 為風(fēng)壓高度變化系數(shù),ω0 為基本風(fēng)壓(kN/m2),A 為模板的受風(fēng)面積(m2)。
假設(shè)當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為 0.5kN/m2,模板高度為 10m,風(fēng)載體型系數(shù)取 1.3,風(fēng)壓高度變化系數(shù)根據(jù)地面粗糙度和模板高度確定為 1.2,風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)取 1.0,模板的受風(fēng)面積為 π×1.5×10≈47.1m2,則風(fēng)荷載約為 1.0×1.3×1.2×0.5×47.1≈36.4kN。
三、其他荷載
施工荷載
在模板安裝和拆除過(guò)程中,施工人員和施工設(shè)備會(huì)對(duì)模板產(chǎn)生一定的施工荷載。一般情況下,施工荷載可按 2.5kN/m2 計(jì)算,對(duì)于墩柱鋼模板,施工荷載主要作用在模板的操作平臺(tái)上。
假設(shè)操作平臺(tái)的面積為 10m2,則施工荷載約為 2.5×10 = 25kN。
振搗荷載
混凝土振搗時(shí)會(huì)對(duì)模板產(chǎn)生振搗荷載,一般按 4kN/m2 計(jì)算。對(duì)于墩柱鋼模板,振搗荷載主要作用在模板的側(cè)面。
假設(shè)墩柱模板的周長(zhǎng)為 4.71m(π×1.5),高度為 10m,則振搗荷載約為 4×4.71×10 = 188.4kN。
四、荷載組合
在進(jìn)行墩柱鋼模板設(shè)計(jì)時(shí),需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)上述各種荷載進(jìn)行組合。一般情況下,需要考慮以下兩種組合:
承載能力極限狀態(tài)組合:
組合一:1.2×(混凝土自重 + 鋼筋自重)+1.4×(混凝土側(cè)壓力 + 振搗荷載)。
組合二:1.2×(混凝土自重 + 鋼筋自重)+1.4×(混凝土側(cè)壓力 + 風(fēng)荷載)。
正常使用極限狀態(tài)組合:
組合三:1.0×(混凝土自重 + 鋼筋自重)+1.0×(混凝土側(cè)壓力)。
以上述墩柱為例,分別計(jì)算各種組合下的荷載:
組合一:1.2×(424.08 + 490) + 1.4×(50×10/2×π×1.5 + 188.4)≈2422.4kN。
組合二:1.2×(424.08 + 490) + 1.4×(50×10/2×π×1.5 + 36.4)≈2412kN。
組合三:1.0×(424.08 + 490) + 1.0×(50×10/2×π×1.5)≈1732.4kN。
通過(guò)對(duì)墩柱鋼模板進(jìn)行荷載分析和組合,可以為模板的設(shè)計(jì)、制作和安裝提供依據(jù),確保模板在使用過(guò)程中具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。