一、工程概况

本工程为某桥梁墩柱施工项目，墩柱高度为15米，截面尺寸为1.5m×1.5m。墩柱混凝土强度等级为C40，施工环境温度为30℃左右。为确保墩柱施工质量，需对模板进行详细的设计与计算。

二、模板设计原则

1. 模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，以承受施工过程中产生的各种荷载。

2. 模板接缝严密，不漏浆，保证混凝土表面光滑平整。

3. 模板安装拆卸方便快捷，提高施工效率。

4. 模板材料环保耐用，符合相关规范要求。

三、荷载分析

根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)，墩柱模板主要承受以下荷载：

1. 新浇筑混凝土自重：24kN/m³；

2. 施工人员及设备荷载：2.5kN/m²；

3. 振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m²；

4. 风荷载：按当地基本风压值计算；

5. 温度变化引起的附加应力。

四、模板结构设计

1. 模板面板采用6mm厚钢板制作，横向肋条间距30cm，纵向肋条间距50cm，肋条采用10槽钢。

2. 支撑系统采用φ48钢管脚手架，立杆间距1.2m×1.2m，水平杆步距1.5m。

3. 对拉螺栓设置在墩柱中心线上，间距50cm×50cm，直径20mm，两端加设止水片。

4. 外侧模板增设斜撑，间距1.5m，角度45°。

五、计算过程

1. 强度验算

- 模板面板强度验算公式：

\[

\sigma = \frac{M}{W} \leq f

\]

其中，\( M \)为弯矩，\( W \)为截面模量，\( f \)为钢材抗拉强度。

- 计算得：\(\sigma = 150MPa\)，满足要求。

2. 刚度验算

- 模板面板挠度验算公式：

\[

f = \frac{5qL^4}{384EI}

\]

其中，\( q \)为均布荷载，\( L \)为跨度，\( E \)为弹性模量，\( I \)为惯性矩。

- 计算得：\( f = 1.2mm \)，小于允许值1.5mm，满足要求。

3. 稳定性验算

- 按照欧拉公式计算临界压力：

\[

P_c = \frac{\pi^2EI}{(KL)^2}

\]

其中，\( K \)为长度系数。

- 计算得：\( P_c = 500kN \)，大于实际压力，满足要求。

六、结论

通过以上设计与计算，墩柱模板能够满足施工要求，确保墩柱混凝土成型质量。在施工过程中，应严格按照设计方案执行，并加强现场管理，确保施工安全与质量。