富阳市岩石岭水库大坝桥梁模板支架设计(水利)

富阳市岩石岭水库大坝桥梁模板支架设计(水利)

                         周松鸣  韦彬彬  韦垚垚

                  （浙江臻泰建设有限公司，浙江金华321017）

【摘  要】  水库溢流坝坝顶桥梁施工，因受客观条件限制，施工难度普遍较大。大跨度现浇交通桥梁对模板支架要求更高，由于坝顶溢流，施工难度更大。本文根据工程实际情况和桥梁施工特点，对大跨度坝顶现浇钢筋混凝土桥梁模板支架作了科学合理的分析计算。最终确定设计方案并成功搭设，如期完成了工程施工任务。

【关键词】  水库坝顶；大跨度；现浇桥梁；模板支架

中图分类号：TV641 文章编号：10054774( 2016) 05-0037-04

1工程概况

    富阳市岩石岭水库大坝为浆砌石重力坝，坝高33.5 m，坝长175 m，库区集雨面积329km²，总库容4460m³。坝顶交通桥是岩石岭水库除险加固工程项目的主体工程，桥梁全长102m，宽9.5m，其中迎水面外挑1. 5m;桥梁分为3跨，单跨长34m每跨由5根（断面为0. 6m×2.6m）单梁组成，简支式搁置在闸墩上：采用C50F50混凝土一次性浇筑成型，预应力后张法施工工艺张拉完成；桥梁顶高程63. 64m，坝顶高程为52.14m。如图1所示，桥梁上面左、中跨为单层启闭机房，右跨二层为会议室、部分三层为景观楼。

 

2设计、施工条件

    a．混凝土基础坝面；溢流堰宽4m，长102m;中间有闸墩（桥墩）2个；下游是弧形陡坡面；上游库内是直立式混凝土防渗面板；左右为直立非溢流坝体，宽7m，高10m。

    b．桥梁向库外外挑1.5m，其中一根单梁完全在库内。

    c．坝顶现浇钢筋混凝土桥梁离坝顶溢流面高度 有11. 5m;桥梁单跨34m，净跨30m;单根梁截面 0. 6m×2.6m，自重133t。

    d．工程设计大坝坝顶自然泄洪，当库区连续降雨达到60~ 80mm时，坝顶即开始溢流，根据现有水文资料年均六次坝顶过流，2009年8月遭遇“莫拉克”台风，洪峰时坝顶过流水达到2. 47m。

    e．采用建筑钢管、扣件，以满堂架形式搭设桥梁模板支架。

    f．桥梁模板支架从搭设到拆除时间跨度5个月。详见图2。

 

3模板支架的设计

    材料：外径48mm壁厚3.5mm钢管，标准扣件；立杆间距双向50cm;按单根梁纵向布置3排立杆计算；步架按1. 5m设计。详见图3。

3.1荷载分析

a．永久荷载（按单根梁净跨计算）见表1。

 

b．可变荷载见表2。

 

c．单根主立杆承载力见表3。

 

3.2纵向、横向水平杆的抗弯强度应满足的要求

  a．正应力：

 

  代入式中得：Q=1000/5.08=196. 85≤205N／mm²，故安全。

    b．扣件抗滑承载力：R≤R _c，由于满堂模板支架水平杆与立杆连接时均采用直角扣件和旋转扣件抗滑，所以总荷载769kgf< 800kgf，满足规范要求。但是考虑施工时人为或其他不确定的因素，为r确保水平杆稳定，防止扣件滑动，要求在梁底受力主立杆增加一个抗滑扣件。

    其中，R为纵横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；R，为扣件抗滑承载力设计值800kgf。

    c．受弯构件的容许挠度，模板支架纵、横向水平杆间距均为50cm，因此，容许挠度=500/150=3. 33 mm，容许挠度小于10mm满足设计要求。

    d．受压、受拉构件的容许长细比(A)，立杆计算长度：

 

3.3立杆计算

    a．由于纵横向水平杆传荷载到主立杆时，因存在偏心距5. 3cm所产生的附加弯矩应力不大，为简化计算，予以忽略，立杆按轴心受压计算并进行验算复核。

    b．由于模板支架敞开式搭设，因此不考虑风荷载对立杆稳定的影响。不组合风荷载时：N/P=f。

 

3.4斜杆计算

    由于上游面第一根桥梁挑出门槽面50cm，而门槽面又向下游弧形17cm，因此，桥梁下面的3根立杆无法垂直支撑，其偏心距依次为96cm、60cm、35cm，距坝顶高度为9. 25m。

a.根据三角函数原理，自上游至下游3根立杆计

 

    c．从上述计算结果分析，立杆与斜杆受力相差不大，但钢管支架是个空间结构，完全依靠扣件连接成整体。因此，考虑迎水面施工难度等因素，斜立杆作保守加强处理，即要求第1排斜杆每隔1根增加1根斜管，第2排斜杆每隔2根增加l根斜管，第3排斜杆每隔3

根增加1根斜管，同时加密横杆间距，在每步架中间加1根长4m的横杆，以确保桥梁模板支架整体稳定、安全。

3.5  闸墩与满堂支架连接的施工要求

    a．所有纵向、横向（门槽内）水平杆端部都要顶紧闸墩混凝土面。

    b．上、下游最外面横杆均要加长伸过闸墩，并紧贴闸墩形成包围圈，把模板支架与闸墩捆绑在一起，以加强模板支架的整体稳定性。

    c．所有剪力撑、斜撑端部均要顶牢闸墩或坝面，同时与扫地杆连接牢固。

3.6立杆地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力为：

 

3.7  坝顶过流对模板支架稳定复核计算

    a．按10年一遇洪水，坝面过水3m的工况下进行复核计算，即按单跨模板支架计算挡水面积（按2009年以前过流断面计算）。

 

    c．计算分析水冲力与钢管模板支架阻水力。根据水位高度、流速与挡水面积的关系，分析计算水冲力与单根钢管阻水承受力。从模板支架方案设计计算中可知，单根钢管承受力为0. 769tf，步架1.5m，纵、横向间距0. 5m。计算不同水位对模板支架的影响程度。

    如坝面过水3m，平均流速3.14 m/s，按简化公式计算的瞬间水冲力N=3. 14×1×3=9.42tf/m²，挡水面积为S=8. 42×2=16. 84m²，总挡水力为Q =9. 42×16. 84= 158. 64tf/m²。把总挡水力Q分解到每根立杆、剪刀撑钢管，则每根钢管受力为Q₁= 158. 64/(61 +16)×3=0.686tf/根，小于单根钢管承受力0. 769tf，且在3m中间有一横向水平杆支撑，因此按10

年一遇度汛要求，模板支架满足设计。

3.8模板支架设汁、施工构造要求

    a．每根立杆底座处必须凿平，使混凝土面完全迎合钢管端面。

    b．迎水面梁的斜杆底座处有20～50的倾斜，底座垫板应准确安放在定位线上。

    c．纵向水平杆设置在立杆内侧，其长度不宜小于3跨。

    d．纵向水平杆的对接扣件应交错布置，错开距离在50cm以上。  

   e．钢管搭接长度不小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定。

     f．纵向水平杆主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接牢固，并且严禁拆除。

    g．作业层脚手板应铺满、铺稳，离开梁面不小于30cm。

    h．模板支架必须设置纵向、横向扫地杆，离地不大于20cm，用直角扣件固定在立杆上。每根立杆底部应设置底座或垫板。

    i．模板支架立杆必须竖直设置，垂直允许偏差不大于20mm。

4  结  语

    2010年3月5日因连续阴雨，坝面溢流峰值达到1. 36m，最大流量为179. 31m3/s。过水后经测量复核、仔细检查未发现变形、松动，模板支架整体稳定，安全可靠。实践证明：岩石岭水库坝顶现浇桥梁的模板支架设计和施工是科学合理的，为浙江省重点水利工程建设项目的顺利完成提供了应有的技术保证。