刘家道口枢纽工程闸墩模板设计浅谈

郭永军

(中国水电建设集团第十五工程局有限公司，西安，710068)

1 工程概况

刘家道口枢纽工程是沂沭泗河洪水东调南下工程，建设标准50年一遇洪水，是实施沂沭河洪水东调入海，腾空骆马湖库容接纳南四湖洪水的关键性工程。

刘家道口枢纽工程位于山东省临沂市境内，主要工程项目:刘家道口节制闸、李庄闸、李公河防倒漾闸以及刘家道口、盛口、姜墩三个灌溉放水洞和盛口切滩、刘家道口节制闸上游沂河大堤防渗、工程管理设施、公用设备及安装、水土保持和环境保护等。

刘家道口节制闸是刘家道口枢纽工程的主要建筑物，设计流量12000m3/s，校核流量14000m3/s。闸轴线位于分沂入沭河口左岸裹头以下约200m，闸轴线垂直沂河两岸大堤，为开敞式钢筋混凝土大小底板结构，主要由上游防冲槽、护坦、铺盖、闸室、消力池、海漫、下游防冲槽和闸上、下游两岸翼墙及护坡等组成。闸墩长27.5m，厚2m，高13.6m。设检修闸门4扇，闸门型式为16×1.6m×5－7.14叠梁式钢闸门，选配2台×160kN单向门机启闭。闸上设交通桥，宽11.5m，结构安全等级为二级。

刘家道口节制闸按过闸流量确定工程等级为Ⅰ等，主要建筑物级别为Ⅰ级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。

模板的设计、制作和安装，须保证模板结构有足够的强度、刚度及稳定性，能承受浇筑和振捣的侧压力和振动力，防止位移，确保混凝土结构外形尺寸准确，并具有足够的密封性，以免漏浆。模板安装时需设置足够的临时支撑，确保混凝土浇筑过程中不变形。在选材上，采用大块钢模板，模板材料的质量符合现行的国家标准和行业标准，面板厚度不小于3mm，表面光滑，无凹坑、皱折或其它表面缺陷，模板的支撑满足刚度、强度和稳定性的要求。

2 模板设计

2.1 荷载组合

计算大模板的受力时，荷载由恒荷载和活荷载组成。

2.1.1 恒荷载——新浇混凝土对模板侧面的压力标准值

影响新浇混凝土对大模板侧压力的因素很多，根据《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定，当采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力，可按式(1)和式(2)计算，取两式中的较小值。

式中:F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2);

γ—混凝土的重力密度(kN/m3);

t0—新浇筑混凝土的初凝时间(h)，按实

测确定，可采用t0=200/(T+15)计算(T 为混凝土的浇筑温度);

V—混凝土的浇筑速度(m/h);

H—混凝土侧压力计算位置处至浇筑顶面的距离(m);

β1—外加剂影响系数;

β2—混凝土坍落度影响修正系数。

混凝土的浇筑温度T取5℃，混凝土初凝时间设计考虑为10h，塌落度为50mm～70mm，取β1=1.0，β2=1.0，混凝土的密度γ=24kN/m3，混凝土的浇筑速度V=0.5m/h。

取两者较小值，因此有F=37.4kN/m2。

2.1.2 活荷载——振捣混凝土产生的荷载标准值

在新浇混凝土侧压力的有效压头高度内，振捣混凝土对垂直模板产生的荷载为4kN/m2，倾倒混凝土时产生的水平荷载为2kN/m2。

考虑荷载折减系数，确定大模板的侧压力为:

F=37.4×0.85=31.8kN/m2

模板压力设计值:

F=1.2×31.8=38.2kN/m2

2.2 模板结构——竖肋横龙骨结构大模板

2.2.1 面板计算

统一按单向面板设计和考虑。模板的面板由若干块钢板拼成，拼缝在模板的高度方向上，且尽量落在竖肋上，否则后面要补焊。混凝土的侧压力q=0.04N/mm2，钢板厚度t=6mm。经计算，该面板的强度和刚度均满足要求。

2.2.2 竖肋计算

将竖肋看作是支承在横向龙骨上的连续梁，竖肋在两端挑出很少，近似按二、三、四或五跨连续梁计算。连续梁上的分布荷载q=30N/mm。经计算，其强度和挠度均满足要求。

2.2.3 横龙骨计算

穿墙螺栓是竖龙骨的支承，根据穿墙螺栓的布置，可以作为不等跨连续梁，但为了校核方便，可按最大跨距将其作为等跨距处理，且近似按承受均布荷载计算，其均布荷载q=80N/mm。经计算，强度和挠度均满足要求。

2.2.4 穿墙拉杆计算

穿墙拉杆用于墙体模板内、外侧模板之间的拉结，承受混凝土的侧压力和其他荷载，确保内外模板的间距能满足设计要求，同时也是模板及其支撑结构的支点。因此穿墙拉杆的布置对模板结构的整体性、刚度和强度影响很大。穿墙拉杆采用φ20mm圆钢挤丝对拉杆，其计算公式为:N≤An·f

式中:N——混凝土的侧压力(kN)，N=a×b×

F，a、b分别是纵向和横向的拉杆间距(m);

F——混凝土的侧压力(kN/m2);An——拉杆的净截面面积(m2);

f——拉杆的抗拉强度设计值(170N/mm2)。

N=F·A=100×0.8×0.6=48kN

穿墙对拉螺栓为φ20mm圆钢挤丝对拉杆，净截面面积近似为A=281mm2。穿墙对拉螺栓拉应力为:

强度满足要求。

3 结语

该工程设计的闸墩模板，经过2006年汛前的施工使用，完全能满足施工和规范要求，浇筑的混凝土闸墩表面光滑、美观，没有裂缝，取得满意的效果。 ■