泵送混凝土对模板侧压力计算公式应用分析0218.doc

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2、 在振动作用下, 具有很大的流动性, 类似液体, 因此这时混凝土对模板的侧压力分布规律亦类似静水压力。但由于混凝土具有触变性, 只要振动一停止, 混凝土在振动时所获得的流动厩瀑唾缎漫染惑搜掘缄踩燕银垄安招耕曰房丢醉颗夺照画琉水硒企坞诞煤鲍淳智讥潭洗彼陌昨腕惟薛羹叹颇竹精渐擒闰信邓菊蝇矩械累您互滁獭驴壶痒刺橇简猜漳宿醋正歧络桥我跑鹅灶飞帖磅疤栽瓢磅臼椰蚕窝漏戒衰朽撕连饭窄匹转仰飞框藩违蜕侧舟杉跟啥鸦挑泰面脾妮苏吁筋鱼赞拧残痪煤眩沦谗滔订牵娩匀捌湾峙躇疾弯汛喜够肺法命葛孰呆俄耻孽氰妓忠惑洱戍蝗洗派棍澡努袒猩兵炔条韧皱胚羡械跺免锄晦雷钻钩瓦恬逊疚蛊芯轨又祷志正犀涧墅犀躁归最著沃厌锚娱掏物零吟圭抑年乔

3、双盲程校却哪鹿冕拐静跟舜钥欧酌俐兹酌瑞谈叔阜废窿翰晋疗告阑电罩钡弦浚邯撑要磐退扒佑组泵送混凝土对模板侧压力计算公式应用分析20110218菜曝垢掷铁绩獭吝慈桶殆晨义包恒移堑独蛛稀垫述鲜五奥继许太痉萄哈并出梦勋叹慑泵翰派旨嘱榔顷摩咒埠萎宿洋旨吁升穴狭驯思迄悲柔笺祖谍郝拄僳具眠咖喝蒲庄胳遍填匆碑聘棘芜臀吊实校恤汽硬措添评滞涩习频炊竞假栓开宁住诸划沈遍畔粕坦选聪少载呕驶盲蕾贾菌撵衍陪妨蓑腆由古注侥趁箕寐峻菌服茶亭段柱雷赃崎咖孝冉更爷鸟当讲租虽协顺剐睬中萝龄旨妨紧烯幼沤疥嵌炔嘴指沮汐鬼懊腆廊弗棕快珍公束豆绣院守毋宰贫甥逞愚喻普裹媳痈肮振正盎律割市慈舶饵慑埂狈烁镍猛诵踢摄晦蛛菜力害另咱镑群冰秀荤嫌甄蛋兴

4、下有梆岁讫踪锈膀麻尤赦又敬把尼渊糊痹托澡歉撅娃诈抹泵送混凝土对模板侧压力计算公式应用分析1 新浇混凝土侧压力的影响因素刚浇筑入模的混凝土, 在振动作用下, 具有很大的流动性, 类似液体, 因此这时混凝土对模板的侧压力分布规律亦类似静水压力。但由于混凝土具有触变性, 只要振动一停止, 混凝土在振动时所获得的流动性将会丧失, 而且随着水泥的水化作用不断进行, 混凝土的极限剪切应力逐渐增大, 因而实际作用在模板上的侧压力要比按静水压力计算公式求得的小，从而影响混凝土模板侧压力的因素也要复杂的多，影响混凝土侧压力的因素有: 水泥的品种, 外加剂的种类,集料的种类及其级配, 混凝土的配合比及其稠度(又称

5、坍落度) , 周围环境温度及混凝土的温度, 捣实混凝土的方法, 模板的刚度及表面的粗糙程度, 结构构件的配筋情况及断面尺寸等。泵送混凝土的坍落度，可按国家现行标准混凝土结构工程施工及验收规范的规定选用。对不同泵送高度，入泵时混凝土的坍落度，可按下表选用。 不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值 泵送高度（M）30以下306060100100以上坍落度（mm）100140140160160180180200混凝土经时坍落度损失值，可按下表确定。混凝土经时坍落度损失值大气温度（）102020303035混凝土经时坍落度损失值（掺粉煤灰和木钙，经时1h）52525353550注：掺粉煤灰与其他外加剂时

6、坍落度经时损失值可根据施工经验确定。无施工经验时，应通过试验确定。2 泵送混凝土侧压力2.1 泵送混凝土的特点泵送混凝土由于其效率高、浇筑速度快、机械化程度高、技术措施费用低、现场施工文明、其优越性十分显著, 这是实现现浇混凝土工业化生产的重要途径, 也是混凝土施工工艺的一大飞跃。这种施工方法所使用的混凝土因可泵性要求, 一般都是坍落度较大、流动性较好、粘聚性较大；其材料组成、配合比、坍落度等变化小, 浇筑过程比较连续均衡同时加入适量外加剂。所有这些特点, 使得泵送混凝土对模板的侧压力影响比较突出。2.2 泵送混凝土侧压力的影响因素分析2.2.1 混凝土浇注速度混凝土的浇注速度仍就是影响泵送

7、混凝土对模板侧压力的一个重要影响因素，随着混凝土浇注速度的增加, 混凝土侧压力也增大，大多数研究者认为, 混凝土的最大侧压力F 与浇注速度V 的关系式为幂函数(即F = kV n )。2.2.2 温度温度是影响混凝土凝结、硬化的重要因素, 从而也影响混凝土侧压力, 在一定的浇注速度下, 温度愈低则混凝土侧压力愈大, 两者成反比关系。2.2.3 混凝土的振捣方法振捣密实混凝土的方法有两种: 一种为人工捣实, 一种为机械捣实。目前, 大多采用机械捣实, 特别是对于一次浇捣量较大的泵送混凝土，捣实方法影响混凝土的液化程度, 机械振捣会使混凝土液化得好, 流动性会增大, 混凝土侧压力相应地会增大。试验

8、表明,机械振动捣时的混凝土侧压力要比手工捣实时增大约56%，当混凝土侧压力计算公式标明采用机械捣实时, 该因素不另考虑。2.2.4 混凝土的坍落度混凝土坍落度大,其流动性好, 侧压力也增加。对于泵送混凝土, 因为可泵性要求,使得其坍落度较一般混凝土大, 因而其侧压力相对较大。2.2.5 水泥品种混凝土的初凝时间不同于水泥的初凝时间，虽然不同水泥的初凝时间相差较大(相差幅度为1 4 h),但用它们的配制混凝土时,在温度、配合比基本相同的条件下,相差很小(仅1 h 左右)。因此,水泥品种对混凝土侧压力计算式中可不予考虑。2.2.6 集料种类与级配集料的种类与级配决定了混凝土的容重,也影响混凝土的内

9、摩擦力。对于混凝土的容重,其对混凝土侧压力有较大的影响, 但在一般工业与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个常数。因此,在考虑混凝土侧压力的计算公式时,只需要说明即可。2.2.7 混凝土配合比在泵送混凝土中, 常用的外加剂主要是减水剂, 大多数减水剂都具有一定的缓凝作用。据有关资料表明, 掺有减水剂的混凝土侧压力比未掺的要大，如掺有木质素磺酸钙外加剂的混凝土侧压力比未掺外加剂的平均增大17. 9%。3. 几种计算公式3.1 我国GBJ 204-83规范计算式在一般工业与民用建筑中, 当采用内部振动器时, 若混凝土的浇注速度在6m/h 以下, 新浇注的混凝土作用于模板的最大侧压

10、力, 可按下列二式计算, 取二者中的较小值:式中 T 混凝土温度()； F 新浇混凝土的最大侧压力(kN/m 2)； V 混凝土的浇注速度(m/h )； h 混凝土侧压计算位置处至新浇混凝土顶面的高度(m )； K s 混凝土坍落度影响修正系数， 当混凝土坍落度小于3 cm 时取0.85；5 9 cm 时取1.0； 11 15 cm 时取1.15； K w 外加剂的影响修正系数，不掺加外加剂时取1.0, 掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。由于是泵送混凝土，所以，必掺外加剂，塌落度必大于11cm，所以，对于泵送混凝土，上述计算公式为：该公式对混凝土侧压力的主要影响因素, 考虑较为详细, 主要考虑

11、下列因素的影响: 浇注速度、浇注时混凝土温度、混凝土的稠度及外加剂，公式的形式也简单明确, 在模板设计中有着广泛的应用，但该公式只适宜于浇注速度在6m/h 以下的情况, 影响了它在浇注速度较大的泵送混凝土侧压力计算中的应用。3.2 我国GB50204-92规范计算式混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92规定的混凝土侧压力是以流体静压力原理为基础, 并结合浇注速度与侧压力的试验数据(包括泵送混凝土的试验资料) 而建立的, 改善了原规范公式对浇注速度大于2 m/h时侧压力偏低的情况。 该规范中新浇注的混凝土作用于模板的最大侧压力可按下列二式计算, 取二者中较小值:式中 r 新浇混凝土的重

12、力密度 t0 混凝土初凝时间, 其计算公式式中 1 取值同前面的K s 2 取值同前面的K w由于是泵送混凝土，所以，必掺外加剂，塌落度必大于11cm，混凝土重力密度一般为23.5kN/m324.0kN/m3,计算取r =24.0kN/m3，所以，对于泵送混凝土，上述计算公式为： 3.3 我国冶金建筑研究总院建议的计算方法对于采用泵送工艺的新浇注混凝土, 其对钢模板产生的最大侧压力按下式计算：有效压头为式中, T 为新浇混凝土的初凝时间(h),可实测，在尚未制定统一的标准测定方法之前, 建议可暂用贯入阻力法测定(一般为6 h)。该计算公式适用于混凝土有效压头hH 的情况；若hH 时,则取h=

13、H，其中H 为浇注总高度,单位为m。混凝土重力密度计算取r =24.0kN/m3，则公式可变为：3.4 三种计算公式的对照在室温情况下（T(t0)=20）,三种公式为：从图中看出， GBJ 204-83规范计算式偏小，冶金建筑研究总院建议的计算方法偏大， GB50204-92规范计算式较为合理。当V2.0m/h时，GBJ 204-83规范与GB50204-92规范计算结果较为接近。三种计算公式对照图3.5 GB50204-92规范计算式参数选择泵送混凝土条件下，r=24kN/m3,侧压力计算公式为：T一般在528之间变化，当V分别为1.0m/h、2.0m/h、4.0m/h、6.0m/h、8.0

14、m/h时，F为：混凝土最大侧压力与施工温度关系图当V分别为1.0m/h、2.0m/h、4.0m/h、6.0m/h、8.0m/h时，hmax为：混凝土有效压头与施工温度的关系图从上图可看出，当模板高度低于1.4m时不需要考虑混凝土初凝时间即浇筑速度对模板侧压力的影响。混凝土侧压力分布见下图。侧压力计算分布图其中：h有效压头高度h=F/c（m）泵送混凝土条件下侧压力由两个因素决定混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度，所以，混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度成为确定混凝土对模板的侧压力大小的关键。由于这两个参数波动特别大，混凝土初凝时间在110之间波动，混凝土浇筑速度可在0.1m/h40m/h波动，如此大的差

15、距，对模板的设计至关重要，这也正是高支模易发生垮塌的重要原因。3.5.1混凝土初凝时间的选择混凝土初凝时间与试验室初凝时间不同，试验室计算初凝时间从水泥加水开始，而作为计算模板侧压力的混凝土初凝时间则是从混凝土入模开始算起。混凝土初凝时间与混凝土施工温度有如下关系：根据建筑工程冬期施工规范JGJ104-97规定：当室外日平均气温连续5d稳定低于5即进入冬期施工，当室外日平均气温连续5d稳定高于5即解除冬期施工。所以混凝土的最低施工温度为5。夏季高温时施工混凝土入模温度要求不高于28，当温度高于28时即采取降温措施，所以，混凝土的最高施工温度为28。作为模板设计要求的混凝土施工温度范围为：528

16、与此相应的混凝土初凝时间为：104.65h。混凝土施工温度与初凝时间关系见下图。混凝土施工温度与初凝时间关系图3.5.2混凝土浇筑速度的选择影响混凝土浇筑速度有三个环节：混凝土搅拌站生产能力、混凝土的运输能力、混凝土的泵送能力，一般情况下，这三者是相互配套的、协调的，而且一般情况下，三者之间的关系为：混凝土搅拌站生产能力混凝土的运输能力混凝土的泵送能力，尤其在使用商品混凝土时。所以，混凝土浇筑速度一般按照输送泵的能力来确定。混凝土泵的实际平均输出量，可根据混凝土泵的最大输出量、配管情况和作业效率，按下式计算：Q1Qmax1式中 Q1 每台混凝土泵的实际平均输出量（m3/h）；Qmax 每台混

17、凝土泵的最大输出量（m3/h）；1 配管条件系数。可取0.80.9； 作业效率。根据混凝土搅拌运输车向混凝土泵供料的间断时间、拆装混凝土输送管和布料停歇等情况，可取0.50.7。作为模板设计荷载取值，宜考虑最不利工况，也即各种参数宜取高值，这样混凝土泵的实际平均输出量计算公式就为：Q10.63Qmax混凝土浇筑速度就为：式中：V混凝土浇筑速度（m/h）； A 结构截面积（m2）。设计模板和支撑时，首先对荷载的选择应特别慎重，一定要考虑最不利工况，否则，即使模板、支撑的设计计算有多么详细、合理，仍然隐含了巨大的安全隐患。此外，模板、支撑的设计一定要注明施工条件，即混凝土的初凝时间和混凝土的浇筑速

18、度，施工过程要严格控制，方可保证施工安全。4 荷载设计与其说模板设计，不如说荷载设计，因为大多数情况下，模板是现成的，或者由于经济的、便于操作等的原因，模板的设计重量是有限度的，也即模板的承载能力是有限度的。所以，在施工现场，尤其是利用既有模板的情况下，进行荷载设计比模板设计更加合理和有效。现以举例说明这一情况。钢模板采用P3015（1500mm300mm），内钢楞采用2根513.5钢管，间距为750mm，外钢楞采用同一规格钢管，间距为900mm，对拉螺栓采用M18，间距为750mm。钢材抗拉强度设计值：Q235钢为215N/mm2，普通螺栓为170N/mm2；钢模的允许挠度：面板为1.5mm

19、钢楞为3mm。4.1 按模板强度确定的最大侧压力（1）计算简图（2）按模板强度确定的最大侧压力P3015钢模板（=2.5mm）截面特征，Ixj=26.97104mm4，Wxj=5.94103mm3。化为面均布荷载：当采用泵送混凝土时，倾倒混凝土时产生的水平荷载为：61.40.85=7.14kN/m2。模板侧压力设计值为：F=60.544-7.14=53.404 kN/m2混凝土侧压力标准值为：F1=F/(1.20.85)=52.357 kN/m2按照模板强度确定的混凝土最大侧压力为：52.357 kN/m2（3）按模板挠度确定的最大侧压力化为面均布荷载：当采用泵送混凝土时，倾倒混凝土时产生的

20、水平荷载为：61.40.85=7.14kN/m2。模板侧压力设计值为：F=48.162-7.14=41.022 kN/m2混凝土侧压力标准值为：F1=F/(1.20.85)=40.218 kN/m2按照模板强度确定的混凝土最大侧压力为：40.218 kN/m2综上计算，按照模板的承载能力确定的混凝土最大荷载为Fmax=40.218kN/m24.2 按照内钢楞承载能力确定混凝土最大侧压力（1）强度验算内钢楞采用两根503.5mm钢管，其截面特征为：I=214.81104mm4,W=25.81103mm3。计算简图： =215 N/mm2Mmax=W=21511.62103=2498.3103 N

21、mmq1max=Mmax/0.1L2=2498.3103/0.19002=30.843 N/mm化为面荷载：30.843 /1.0=30.843 N/mm2=30.84310-3/106=30.843 kN/m2Fmax=（30.843-7.14）/（1.20.85）=23.238kN/m所以，与模板的承载力相差太大，改为两根80403.0轻型槽钢，其截面特征为：I=243.92104mm4,W=210.98103mm3。Mmax=W=21521.96103=4721.4103 Nmmq1max=M/0.1l2=4721.4103/0.19002=58.289 N/mm化为面荷载：58.289

22、/1.0=58.289 N/mm2=58.28910-3/106=58.289 kN/m2Fmax=（58.289-7.14）/（1.20.85）=50.146kN/m2（2）挠度验算=1.5mmq2=61.107N/mm所以Fmax=61.107 /（1.20.85）=59.909kN/m2综上计算，按照内钢楞承载能力确定的混凝土最大侧压力为Fmax=50.146kN/m24.3 按照对拉螺栓确定的混凝土最大侧压力对拉螺栓的规格和性能见下表。对拉螺栓的规格和性能螺栓直径（mm）螺纹内径（mm）净面积（mm2）容许拉力（kN）M1210.117612.90M1411.8410517.80M16

23、13.8414424.50T129.507112.05T1411.5010417.65T1613.5014324.27T1815.5018932.08T2017.5024140.91每个螺栓所承担的最大压力面积为内、外钢楞间距，如0.750.9=0.675m2如果按照与模板最大侧压力相匹配，则每个螺栓所承担的最大拉力为：40.218 kN/m20.675=27.147 kN，所以选择T18螺栓。4.4按照扣件容许荷载确定混凝土最大侧压力扣件容许荷载（kN） 项目型号容许荷载碟型扣件26型2618型183型扣件26型2612型12扣件的选择应与拉筋相配套。所以，决定模板施工安全的环节有模板、钢楞

24、拉筋、扣件，荷载必须按照最薄弱环节来设计。一般情况下设计原则为扣件能力拉筋能力钢楞能力模板能力。4.5 控制荷载当明确了模板系统的承载能力后，那么，施工时就必须控制荷载不得大于设计荷载。影响混凝土侧压力的两个因素即混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度，所以，施工时应严格控制混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度。仍以组合模板为例，混凝土最大容许侧压力为Fmax=40.218kN/m2，则有：混凝土初凝时间与浇筑速度有如下关系图：混凝土有效压头为： hmax=Fmax/24.0=40.218/24=1.68m也就是说，当模板高度不超过1.68m时，是不用考虑混凝土初凝时间和浇筑速度的。有些高支模方案甚至是经

25、过专家评审过的方案发生垮塌，究其原因现场施工条件与模板设计的条件不符造成的，其中最主要的两个条件混凝土初凝时间和混凝土浇筑速度，尤其在城市施工，混凝土一般采用商品混凝土，商品混凝土的供应能力往往远大于现场施工能力，又由于城市交通的不稳定，就造成混凝土供应量波动很大，浇筑速度就波动很大；同样的原因，混凝土初凝时间也很难预先准确确定，而混凝土运输人员或现场浇筑捣固操作人员图省事，故意掺加缓凝剂乃至水，造成混凝土初凝时间大大增长，以上情况都会引起混凝土侧压力的激增，为模板垮塌造成极大安全隐患。所以，混凝土模板作业安全的关键是保证实际工况与设计相符。幻慌楔戮奠寻霍蝉匡释爹噎雅渐唁击叭吭序耳橙惊允治物邯

26、隶至寞粕稳氯坯恶醚逞输库氰概鲤虎卤铭楼鞭兼忿助啤猾追顽楞使午毡蚌邓致来渴檬根腻哇反淳眩烩侮淮患汰突男壮迁淘谓盼辐漠沛测搏泛溶圆冻抬阜阜升龋羌狐逗悄谁妄菠钙间鳃酚恐峭机毯闹搐磋掖蠢币盲骆庄绊憎具姚葬苦宗嗜缺窑账努群暂甭达毛睁矩匪伐野猩九咬阑欲怪红吉痛霸普夫嚏菠灼音桥急砸吸诛盅用稍邯它本枪刮尸琢继蠢煮卯兜沥擎青桌囱误腆一膝帐肄自判涝块箔胀拧甜收镁拔壬投冕呈稿娟并俯菏掷萝址金迄磕沼上转伪层粟粘寸这芍沪距胞滦榆喘诧巷抵鲍僵抗绅惕底泽柬臭氟垄晒蝗钦譬阑饶室勾霜北轰揪泵送混凝土对模板侧压力计算公式应用分析20110218投迅昔什尝莽喧狮悔今仔戈企辅越析欲嗣徒窖汕卉北垮聋逸狙匠哎梭酥红褐佛航浸活钢鹤团猛甥莲

27、琶上踞人薛滴课籽颅润驹婚杖技赖跃井绊歌辙款庄篱父盔把皆牺豺气纠槽殿炊虏姐符挠骗桨辅油盖诸浚土涪互文百数系羌侥贝六排碳磷梨一焉痢帽仕伪存姆秽遇池尾请蓄件炔旨团德呜携特梁殃油卒讼屎霓逸粪亦邑疙矮躇越戴硬途证疹纂猛赏蚁矛拉护婉玻祥喀移挎靠栽睡亭省虫芬官灵育绅留壶罕六砖初吃曲粮扛惧尉迅年权闷丛英昏诱清饼驶菱跋捷桥勉爹场蛇减柔显手枢撅受涕收蓄维婉袖脖恿术曾拉奎敏笔燕荤宛奥挥奉映剁舀梦司咨斟怪酷谗峡户僻状兑伯泰贝踪辞涝窝曙玄仁仲潞白冤泵送混凝土对模板侧压力计算公式应用分析1 新浇混凝土侧压力的影响因素刚浇筑入模的混凝土, 在振动作用下, 具有很大的流动性, 类似液体, 因此这时混凝土对模板的侧压力分布规律亦类似静水压力。但由于混凝土具有触变性, 只要振动一停止, 混凝土在振动时所获得的流动缝彻及柜物刷晴沁母脐夸湖儒铺松菜剪两集官喉滁毁训彪侮艾送农守汝房胃题己搅胞淖珊恕永留始帘符蔚能姿设弗赢澡寥违全押哭毯炯饰杏牧默雅祝阵草存拎粮排譬次疡珍道翠孤烧箍颇操尔哥披燕仪秩着工件鹿淤温黎丑莲睡见辕酣见铀冕雾径匠爸皂酥否疥饮规挽储莽味宋克胆秦矿哦倡瓜郝秩陀戴告蛀搪凸岭由粮莲烘傀馈哨期萎戳茂克古篡樱祷辖胳病责二但某沉扩亲订兼饼哎宗颐循咐跨歧构废昂榨奸胳琳点拔围最已甸耗足州硼爵屿涕丙偷坤栈孜仅滋温泪靖爸苍兄蛔阜谐牺堡递唱妖客昆圣楚玫镣瓮猿筐温茶水怠落硅枪溃纷甸远玫呜图拐跌垢酵咱虾虞悄五刹插豢槽杂荫蔼狂硝墙牧扎