压型钢板在拌和站料仓挡墙中的应用

张小龙

(中交二公局第五工程有限公司，陕西 西安 710119)

1 压型钢板简介

压型钢板是以冷轧Q235薄钢板为基板，经镀锌后覆以彩色涂层再经辊弯成型的波纹板材[1]，其截面一般为梯波形，具有成型灵活、施工速度快、外观美观、重量轻、易于工业化、商品化生产等多重特点，因此，被广泛用作于建筑屋面及墙面围护材料。

近年来，压型钢板以其造价低、施工便捷、耐久度高以及环保无污染等优势，已经逐渐被应用于公路桥梁临建工程建设中，如拌和站料仓挡墙[2]。压型钢板的应用可以使整个工程进一步加快施工进度，且能够获得良好的综合经济效益，并且对环保事业贡献颇大，符合绿色公路建设理念。随着科学技术及建筑业的迅猛发展，压型钢板定在今后的施工中应用必定会更加地广泛。

2 项目概况

本文以云茂高速TJ10标2#混凝土拌和站料仓为案例，云茂高速TJ10标2#混凝土拌和站配置2台HZS90拌和机，料仓共布置8间，单间平面尺寸为18 m×15 m。料仓隔墙采用双层YX 51-253-760压型钢板，高3 m，板间立柱为工22b型钢，间距1.5 m。立柱3.5 m长，其中嵌入混凝土基础50 cm。

如图1～2所示，分别为YX 51-253-760压型钢板隔墙和混凝土隔墙。

本文通过该项目，对压型钢板所具有的优势展开详细的研究。

图1 YX 51-253-760压型钢板隔墙

图2 混凝土隔墙

3 压型钢板对比混凝土的优势

3.1 施工投入少，节约成本

将压型钢板隔墙成本与同尺寸的混凝土挡墙进行分析，详细数据如表1～2。

表1 料仓隔墙成本计算表

表2 混凝土挡墙成本计算表

通过以上计算分析，整座料仓压型钢板隔墙成本为11.0万元，而混凝土挡墙成本需26.1万元，在该案例中采用压型钢板可节约成本15.1万元。压型钢板自重轻，对基础要求低，因此耗费钢材少，也降低了基础费用(可直接利用料仓底面硬化层作为基础)。

3.2 装配化施工，缩短工期

压型钢板标准化程度高，可根据国产材料，采用标准化、通用化、系列化生产，制成标准零部件，现场安装，实现流水线装配化施工。

云茂高速TJ10标2#混凝土拌和站料仓隔墙工22b立柱通过PC220挖掘机勾吊配合人工安装，与料仓底面硬化层浇筑为一体。压型钢板单块高76 cm，可通过人工与立柱两面焊接安装，投入6名工人，工效可达2道/天。

若采用混凝土挡墙，则需要在料仓场地平整后开挖挡墙基础，绑扎钢筋、浇筑挡墙基础后，再次绑扎墙身钢筋，之后通过PC220挖掘机配合人工立模浇筑整道挡墙。压型钢板与混凝土挡墙施工周期对比如表3所示。

对于新开工的土建项目，前期临建工程为项目施工关键节点，其建设进度直接制约了后续主体工程的施工进展。以云茂高速TJ10标2#混凝土拌和站料仓规格为案例通过对比分析，采用压型钢板可节约工期12天，有效推进项目前期进展。若施工中被机械误操作导致损坏，将局部损坏的压型钢板更换即可，使维修更加便捷；而混凝土挡墙若在使用中损坏(包括基础沉降、机械误伤等因素)，则基本需要重筑整道挡墙，费时费工。

表3 施工周期对比表

3.3 可周转性高，绿色施工

压型钢板作为一种新型板材，其防腐蚀性、耐久性高，正常使用年限可达30年以上。采用压型钢板替代混凝土作为料仓隔墙，可以减少混凝土原材料(砂、石料等地材)开采，且当拌和站拆除后，压型钢板还可以随拌和机周转至下一项目，减少建筑垃圾产生，符合绿色公路建设理念。

另一方面，对于云茂高速TJ10标项目，其地处山区，进场道路崎岖，商品混凝土供应困难；如果采用小型滚筒机拌和，不但混凝土质量难以保证，而且施工中柴油消耗量大，对环境污染较为严重。

3.4 截面惯性矩大，材料利用率高

压型钢板波纹截面为结合丰富的施工经验而设计出的材料高利用率截面，现以YX 51-253-760压型钢板料仓隔墙为算例对其受力性能进行分析。

3.4.1 荷载计算

料仓填料为砂、碎石，容重γ取20 kN/m3，内摩擦角40°。

1)碎石对隔墙的水平侧压力。隔墙一边料仓满载，一边料仓空载情况下，为最不利工况。隔墙填料为砂或碎石，粘聚力C取0，采用朗金主动土压力公式进行计算：

Pa=γHKa=γHtan2(45°-φ/2)

(1)

计算压力Pa=20×2.5×0.217=10.85kN/m2

2)堆卸碎石时产生的水平荷载标准值。考虑堆卸碎石时产生的水平活载荷标准值取值4 kN/m2。

3)水平侧压力的荷载组合。

(1)取1m高压型面板进行计算分析，其水平侧压力的设计值为：

F=1.2×10.85×1+1.4×4×1=18.62 kN/m

压型板受力分析采用总体水平侧压力设计值。

(2)模板的变形分析采用碎石对隔墙的水平侧压力的标准值：

F=10.85×1=10.85 kN/m

3.4.2 YX 51-253-760压型钢板受力分析

压型钢板面板厚1.0 mm，竖向采用工22b型钢背撑，间距1.5 m。计算参数：W=24.2 cm3；I=67.3 cm4。如图3所示，为压型钢板尺寸图，表4具体为压型钢板参数。

图3 压型钢板尺寸图

表4 压型钢板参数

1)强度验算。强度验算取设计值18.62 kN/m，跨度1.5 m，按照多跨连续梁进行计算。

M=1/10ql2=1/10×18.62×1.52=4.2 kN·m

(2)

式中，M为弯矩，kN·m；q为水平侧压力的设计值，取18.62 kN/m；l为跨度，取1.5 m。

σ=M/W=4.2 kN·m/24.2 cm3=173.6 MPa<σ=215 MPa，面板强度满足要求。

2)刚度验算。刚度验算取荷载标准值10.85 kN/m，跨度1.5 m，按照多跨连续梁进行计算。

(3)

式中，E为钢材弹性模量，MPa。

故压型钢板变形满足施工要求。

3.4.3 立柱计算分析

1)抗滑计算。由于工22b立柱嵌入混凝土基础0.5 m，与地基为整体，不需要计算抗滑稳定性。

2)强度验算。立柱为一端固定，一端自由的悬臂梁构件，布置间距为1.5 m一道，按照最不利荷载工况考虑，立柱底部荷载组合为q=1.2×1.5×Pa=19.53kN/m；

M=1/6ql2=1/6×19.53×2.52=20.34kN/m

(4)

式中，l为理论计算跨径，m。

σ=M/W=20.43kN·m/(116812.5mm3×2)=87.1MPa<[σ]=215MPa，立柱强度满足要求。

3)刚度验算。刚度验算取荷载标准值10.85kN/m，悬挑端最大位移为：

w=ql4/(30EI)=10.85×2.54×1012/(30×2.06×105×9345000)=7.3mm<21/400=12.5mm

(5)

式中，q为线荷载，kN/m。

故工22b变形满足施工要求。

通过以上的计算分析，压型钢板以其独特的波纹截面所具有的高截面惯性矩，满足施工中强度及刚度的要求，完全可以替代混凝土，成为一种更经济的挡墙材料。

4 结束语

综上所述，压型钢板作为一种新型的围护结构材料，在拌和站料仓挡墙中优势表现突出，较混凝土相比更具有经济性、轻便性，且可回收再利用，顺应装配化施工成为建筑业大潮流的趋势，值得广泛运用。

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