广西桥巩水电站左岸重力坝门机梁采用“八字架”支撑体系现浇方案
2014-05-11李猛
李 猛
（中国水利水电第十三工程局有限公司，天津 300384）
一、概述
广西桥巩水电站坝址位于广西来宾市迁江镇，是红水河上第九个梯级电站。电站正常蓄水位为84m，共安装8台5.7万KW灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量为45.6万KW。左岸重力坝14#坝闸检室门机梁单跨长度7.4m,宽度2.54m,重量约到150t，是整个重力坝施工的关键线路。为了确保模板安装及混凝土浇筑的施工安全，并确保大梁下部结构施工进度，最大限度地减少交叉作业干扰，经方案对比，采用了“八字架”支撑体系进行大梁的施工。通过合理的施工组织，门机大梁顺利施工完成，取得了较好的工程效益。
二、支撑结构的设计、布置
（一）支撑结构布置如图1。
布置两道“八字架”作为主要支承结构，梁的底模：门机大梁布置2排4道14a槽钢作为承重结构的主梁，每排由两道14a槽钢焊接形成“工字”钢，两“工字”钢之间使用Φ25钢筋焊接加固；承重结构的次梁均使用方钢。 框架柱部位采取预留木盒方法，将预埋钢板部位预留出。墩墙部位人工凿出面层砼，将该部位部分面层钢筋割断，形成凹槽安装钢管。大梁浇筑完毕后，拆除支撑钢管，对预留孔洞部位进行钢筋焊接恢复，砼面封堵处理。
（二）受力分析
1 承重结构受力分析
浇筑第一层时，梁的重量全部由支撑承重结构承担，此种情况对支撑承重结构最不利，在此仅核算此种情况的受力情况。
1）承重主梁结构受力分析
图1 支撑结构布置图
①荷载计算大梁分三次现浇完成，第一层浇筑高程从▽98.6～▽99.6，截面尺寸a×b=2540mm×1000mm，单跨长度l=1500mm.总跨度L=7400mm
m=2.54×1.0×7.4×2.5×103
=47×103kg
考虑施工荷载等其他因素，按照1.5系数计算：
m=47×103×1.5=70.5×103kg
G=mg=70.5×103×9.8=690.9 KN
S=2.54×7.4=18.80m2；
P=G/S=690.9/18.80=36.75KN/ m2;
线性荷载q=690.9kn/7.4m=93.36KN/m
②槽钢承受弯矩计算
由于砼浇筑时为一定方向轮换浇筑，作用在槽钢围檩上的荷载非均布荷载，按照最不利情况分析，近似取荷载分布于等跨连续梁（五跨）考虑计算：
据《建筑结构静力计算手册》，此种条件下：
Mx=0.117H l2
My=0.117vl2
Mx、My-x、y方向承受的弯矩；
H-承受的水平荷载；
V-槽钢承受的垂直线性荷载（即q）；
l-单跨跨度
水平方向受力不予考虑，仅核算垂直方向应力：
My=0.117vl,2=0.117×93.36×1.52
=24.6KN·m
③强度及挠度计算
截面校合
ε=M/w w-截面抵抗距 f-抗压强度设计值，取215Mpa； w=M/f=25.0×106/215 =116279 mm3=116.3 cm3 （2）本方案布置4道14a槽钢，查得wx=80.5cm3，故W=80.5×4=322>116.3 cm3，故按照方案布置承重主梁结构满足要求。 2 承重次梁结构受力分析 次梁结构为间距200mm布置方钢（50×100），核算单根方钢受力情况： （1）方钢受力计算： m=2.54×1.0×0.2×2.5×103 =1.27×103kg 考虑施工荷载等其他因素，按照1.5系数计算： m=1.27×103×1.5=1.91×103kg G=mg=1.91×103×9.8=18.72 KN S=2.54×0.2=0.508 m2 P=G/S=18.72/0.508=36.85 KN/ m2 线性荷载q=G/L=18.72/2.54=7.37 KN/ m （2）截面校合 ε=M/w w-截面抵抗距 f-抗压强度设计值，取215Mpa； Mmax=0.119qL2 =0.119×7.37×1.942=3.3KN·m w=M/f=3.3×106/215 =15349mm3=15.35cm3 查得（50×100×3）方钢抵抗拒 wx=22.42cm3 故满足要求。 （3）绘按此种受力情况绘制剪力及弯矩图进行校核 a：支座反力计算： YA=YB=1/2ql=0.5×7.37×2.54 =9.36KN B：弯矩计算： Ma=-1/2ql2=-0.5×7.37×0.42 =0.59 KNm Mb=Ma=0.59 KNm Mc=Ya×0.87-1/2q（1.27）2 =9.36×0.87-0.5×7.37×1.272 =2.2 KNm Mc 故步骤（2）中截面校合稳定。 3 钢管轴心受压稳定核算 根据《建筑施工计算手册》，利用轴心受压杆稳定计算式 N＜ζAf ，进行核算。 第一层砼质量 m=（2.54×1/2）×1.0×7.4× 2.5×103=23.5×103kg 考虑施工荷载等其他因素，按照1.5系数计算： m=23.5×103×1.5=35.25×103kg G=mg=35.25×103×9.8=345.45 KN S=1.27×7.4=9.4m2 P=G/S=345.45/9.4=36.75 KN/ m2 线性荷载： q=G/l=345.45 KN/7.4m=46.68 KN/ m 最大支座反力 Ymax=1.0×ql=1.0×46.68×1.5 =70.04KN 钢管按照45°安装，轴向力 F=70.04/sin45°=99.05KN 稳定系数核算，查得Ф150，壁厚6mm钢管截面积2939mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2： 钢管支柱稳定系数ζ=99.05×103N/（2939×215）=0.16 由轴心受压钢结构b类（焊接安装）稳定系数=0.27～0.3 故钢管轴心受压稳定。 1 准备工作 为保证门机梁现浇施工的顺利进行，各相关部门（施工队）应根据以下各项要求，相互配合，争取按时、保质完成该项施工任务。 （1）熟悉施工图纸关于结构设计的要求，明确需要完成的施工任务，做好相关的材料计划，编制相关工作安排；首先进行支撑架的底部支撑预埋钢板施工。 （2）承重结构的搭设：布置两道Φ150钢管“八字” 支撑架,与预埋钢板焊接牢固，按照间距1740mm布置4道槽钢，槽钢两端埋入砼柱头150mm，调平后再分别与柱头钢筋和钢管焊接，两道承重主梁结构之间使用Φ25钢筋焊接固定；承重槽钢在安装加固前，由测量人员进行校核，确保槽钢布置满足要求。 （3）主要支撑结构搭设完成后，施工队应根据施工需要搭设施工操作平台，操作平台要求用毛竹搭设与钢管排架连接牢固，并用安全网封闭。 （4）承重结构安装完成后，由测量人员对门机梁梁端放样，放出梁中心线控制点，以便就位准确，底部模板安装应按图纸要求在梁底预拱（预拱度3‰），预拱2cm； （5）施工队应按设计图纸要求进行底模安装，在梁两端的45度底模处可用木模。钢筋和模板工工序：放样进行现浇梁底模的安装→主梁钢筋安装→钢筋焊接及预埋件的安装→钢筋焊接试验合格→主梁侧模的安装加固→梁面预埋件的安装； （6）质安部在现场对承架和操作平台进行检查，经过监理工程师验收合格后才能进行模板和钢筋的施工。 2 操作平台的施工 门机梁支承架就位并加固之后，需铺设全封闭安全设施，并搭设施工平台进行混凝土现浇施工。施工平台具体制作可利用底模槽钢：在槽钢两侧焊搭Φ25钢筋作为支撑架，再铺设毛竹形成整体，周围挂全封闭安全网。施工队也可根据实际情况采用其它方法搭设施工平台，但必须保证结构的整体及安全。 3 混凝土浇筑 混凝土浇筑：混凝土铺料应从梁两端开始摊铺，分层厚度控制在30cm～40cm。用软轴振动器进行振捣，振捣过程中要注意振动器不要振动模板，防止变形。不要漏振，振动棒快插慢拔，直至混凝土表面泛浆，不再冒气泡为止，保证密实，无蜂窝狗洞产生。混凝土浇筑完成后10～12h后开始养护，要求流水养护，养护时间按照春、秋季混凝土养护程序进行。 由于本部位施工时间紧，任务重。在保证施工质量的前提下，采用调整的混凝土施工配合比，将混凝土龄期由28天调整为14天或将混凝土强度提高一个等级。 4 拆模方法及注意事项 在混凝土达到3天龄期后可拆除侧模；在混凝土达到设计强度后，拆除毛竹搭设操作平台，再用塔吊配合拆除底模槽钢，其余材料整体脱落到闸检室▽78.0平台，用塔吊搬运、平板车运走。整个拆除过程要求有安全员监督，确保施工安全。 1 严格按照设计图纸和有关技术要求，规范施工，严格执行三级检查制度，确保门机梁工程质量。 2 梁底层受力筋的保护层必须满足设计要求，梁头混凝土垫块应使有足够强度，避免钢筋在自重作用下将垫块压碎从而导致钢筋笼失稳，预制梁变形。 3 在浇筑第三层混凝土过程中，振动棒不应插到第一层已终凝的混凝土上，以免破坏混凝土整体性能。在浇筑过程中必须模板工值班，随时检查支承架及拉筋的受力情况。发现问题及时处理，夜间施工应安排有足够的照明。 4 施工队应做好施工技术与安全交底工作，认真开展班前会，作好危险点分析及记录，施工时设专职安全员进行监护，配合值班技术员随时掌握现场施工动态，及时发现一切不安全因素，在事故发生前将险情排除，真正做到“安全第一，预防为主”。 5 因属于高空作业，进入施工现场的操作人员必须树立牢固的安全意识，配戴好三宝，作到“三不伤害”，有恐高症及心脏病的人员不得进行高空作业，必须杜绝酒后作业现象出现。 6 施工人员必须在临空面搭设全封闭安全网，并经有关部门检查合格后方可使用。设置防护栏，配以警示牌，防止坠落及高空坠物伤人。工作面的材料应统一分类堆放，严禁乱扔乱放，做到文明施工。其他未详事项严格按照国家、行业有关安全生产的规程、规范相关规定进行施工。 [1]广西电力工业勘察设计研究院.红水河桥巩水电站可行性研究报告[Z].
三、现浇梁施工措施
四、安全技术措施
