钢盖板路面体系在西藏DG水电站厂房尾水平台中的应用

2022-02-16顾利超杜润宁

水电与新能源 2022年1期

顾利超，杜润宁，翁锐

(1. 中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川成都 611130；2. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 311122)

西藏DG水电站位于西藏自治区山南市境内，枢纽建筑物由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水发电系统及升压站等组成。发电厂房采用坝后式布置，主要由主厂房、上游副厂房、下游副厂房、变电站等组成。为满足水电站首台机发电目标，GIS室所在的上游副厂房被视为厂房工程的关键部位。其混凝土材料原计划通过厂坝平台通道进行吊运，受新冠状病毒疫情影响等原因，厂坝平台通道未能按期形成，因此上游副厂房混凝土材料调整至厂房尾水平台通道吊运。由于尾水平台场地受限，需将尾水闸门孔采用盖板封堵才能满足车辆通行条件[1]。

1 钢盖板路面体系方案的提出

厂房尾水平台设计总长128 m，宽13 m，每台机组在尾水平台轴线位置各布置1个长21.98 m，宽4.7 m的尾水检修闸门孔，尾水平台通道原规划用于主、副厂房混凝土施工设备通行及材料运输。为满足上游副厂房混凝土材料吊运要求，在尾水平台新增规划布置1台轨道间距为8 m的M900移动式塔机，塔机轨道跨闸门孔布置，详见图1。经计算，布置塔机后的尾水平台剩余空间无法满足车辆通行条件，因此需将闸门孔封堵形成车辆通道。钢结构盖板路面体系因其制作安装便利，与尾水检修闸门施工干扰少，故厂房尾水平台通道选择采用钢盖板路面体系[2]。

图1 厂房尾水平台结构布置图

2 钢盖板路面支撑系统的设计

2.1 结构布置

1)路面板。结合尾水闸门孔的尺寸大小，路面板采用5 060 mm×2 420 mm的标准化钢路面板。面板采用材质Q355C，厚度为15 mm的花纹钢板[3]。

2)面板下的支撑梁。钢盖板路面支撑系统采用I36B(Q355C)工字钢作为横向支撑梁，梁间距按38.5 cm进行均匀布置。为满足钢盖板主骨架即工字钢结构整体稳定性要求，在工字钢之间按61 cm间距焊接扁钢进行补强[4]。钢盖板路面体系结构布置见图2。

图2 钢盖板路面体系结构布置图

2.2 结构计算

根据现场实际情况，厂房尾水平台钢结构盖板通道，主要通过的车辆为：混凝土罐车(最大轮压121.3 kN)、自卸汽车(最大轮压62.5 kN，用于装修、施工辅材等材料运输)、平板拖车(最大轮压90 kN，用于预制梁、尾水门机等材料运输)。

通过对上述车辆荷载分析比较，其中混凝土罐车所产生的轮压最大。项目部长租混凝土罐车9号(车重14.3 t)装载7 m3时，罐车后轴荷载为242.6 kN，每侧轮压为：P=242.6/2=121.3 kN。

钢盖板采用扁钢将工字钢进行焊接连接，车轮荷载作用工字钢时，其相邻2根工字钢均也受力，因此在考虑最不利情况时，车辆传来的活荷载设计值考虑按标准值：121.3 kN进行计算即可。

作用情况如图3所示。

图3 车轮作用受力分析图(单位：cm)

2.2.1 路面体系横向支撑梁的计算

1)强度验算。I36b工字钢重量为65.66 kg/m，由此产生的跨中最大弯矩为

M'max=65.66×9.8×10-3kN/m×4.72m2/8=1.8 kN·m

梁跨中最大弯矩处的正应力为

σmax

梁支座最大剪力处的剪应力为

Vmax

2)刚度验算。梁跨中最大弯矩处产生的最大挠度为

由《钢结构设计原理》附录2知[γT]=l/400=4 700 mm/400=11.8 mm>γmax，满足要求。

为满足钢盖板主骨架即工字钢结构整体稳定性要求，采用-10×240扁钢按0.61 m间距对工字钢进行焊接连接。

2.2.2 路面体系路面板的计算

1)面板参数。面板采用钢面板，厚度为15 mm；板底支撑采用I36b工字钢，工字钢间距385 mm。

面板弹性模量E(N/mm2)：206 000；面板抗弯强度设计值(N/mm2)：205；

钢面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为

2)强度验算。活荷载为混凝土罐车后轮压：

2P=2×121.3 kN=242.6 kN

跨中最大弯矩为

跨中最大弯矩处的正应力为

3)刚度验算。

钢面板最大允许挠度：[V]=385/250=1.54 mm>面板的最大挠度值1.06 mm，满足要求。

通过验算，采用I36b工字钢梁作为支撑梁，15 mm钢板作为面板的钢结构盖板能承受装载7 m3混凝土罐车(最大轮压为12.1 t)的通行，因工程所在地属于高寒地区(最低温度可达到-20℃)，为满足耐久性要求，工字钢钢材采用Q355C。

3 钢盖板路面系统的施工

3.1 钢盖板制作

1)放样。放样人员充分熟悉设计图纸和相关技术要求后，对所使用钢材的材质、规格及外观质量进行复核，防止不合格的材料进场。放样时，以1∶1的比例在构件表面放出平面节点大样，并对构件的外形尺寸、结构构造及焊缝形式等进行复核，核对无误后进行构件切割。

2)切割。选用半自动氧气乙炔切割机进行切割，切割后其切割面应无裂缝、夹渣、分层和大于1 mm的缺棱。切割完成后，采用角磨机对切割面修磨平整，同时按照规范要求对切割完成的钢材进行矫正成型，矫正后的钢材表面不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5 mm。切割完成后的各部件应进行编号并分类堆放，防止焊接时出错。

3)焊接、打磨。选用半自动焊、H08A焊丝配高猛焊剂进行焊接，焊接由专业焊工进行。①钢盖板焊接：先进行钢盖板骨架焊接，再将焊接好的钢盖板骨架与钢面板焊接，其中钢面板采用成品(在工厂按照图纸要求制作)。结合图纸要求，钢盖板工字钢与扁钢、钢板(面板)等部位的焊缝形式采用角焊缝；焊脚厚度为8 mm，且一律满焊。②焊缝打磨：钢盖板焊接完成后采用角磨机对焊缝进行打磨、抛光。

钢盖板经验收合格后，采取分类、重叠的方式进行堆放。

3.2 钢盖板安装

1)运输。钢盖板的运输应根据盖板的安装顺序，分闸门孔洞成套运输；运输过程中，应根据盖板的长度、重量选用合适车辆，盖板在车厢内的支点及绑扎方式应确保钢盖板在装运中不变形。

2)基础面清理、测量定位。钢盖板安装前，应将基础面清理干净，同时对盖板基础面的尺寸和高程进行测量复核、定位，确保安装后的盖板面在同一水平线上。检验基础混凝土强度确保其满足盖板安装强度要求。

3)橡胶支座安装。为防止混凝土基座受钢盖板冲击力破坏，在盖板与混凝土基座间设置橡胶支座。橡胶支座安装时，采用胶粘剂将橡胶支座与下座板粘接，确保粘接牢固、平整密贴且受力均匀，不得有脱空现象[5]。

4)钢盖板安装。起吊前，为防止提升中发生翻转、摆动、倾斜，严格选用原设计吊点(设计吊点与盖板重心在同一条铅垂线上)进行吊装。盖板起吊时，应慢起轻落、均匀低速，防止撞击，当盖板缓慢下落过程中，安装人员调整盖板的位置，确保其准确落在指定位置并避免对橡胶支座造成损坏。盖板就位后，检查就位情况，确保盖板安装就位稳定、可靠。