沐若水電站大壩臺階模板設(shè)計

耿越

(湖北葛洲壩多能模板工程有限公司，湖北宜昌 443002)

1 工程概況

沐若水電站為拉讓河上游四級梯級開發(fā)中的第2級電站，距上游巴貢水電站約70 km。電站安裝有4臺單機容量為236 MW 的混流式發(fā)電機組，總裝機容量944 MW。壩址控制流域面積約為2750 km2。

該工程主要由碾壓混凝土重力壩、表孔溢洪道、引水系統(tǒng)(含調(diào)壓井)、發(fā)電廠房、生態(tài)流量引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。其中擋水建筑物——弧形碾壓混凝土重力壩建基面高程為402 m，壩頂高程546 m，最大壩高143 m。

整個大壩分為21個壩段，除9-11#壩段為溢流壩段外，其余壩段均為擋水重力壩段，其上游面為鉛垂面，下游面為1∶0.7、1∶0.75、1∶0.78三種坡比的臺階式結(jié)構(gòu)，臺階高1.5 m。下游面需設(shè)計臺階模板進行混凝土施工。

擋水重力壩段典型剖面如圖1所示。

圖1 擋水重力壩段典型剖面圖

2 設(shè)計情況

2.1 總體設(shè)計思路

為適應(yīng)碾壓混凝土連續(xù)施工要求，臺階模板設(shè)計采用翻升模板類型。該類型模板使用時一般幾套模板為一組，交替翻升，可獲得良好的混凝土外觀質(zhì)量，是解決混凝土施工過程中漏漿及掛簾等問題的有效途徑。由于下游面有三種坡比，故該翻升模板應(yīng)能同時滿足三種坡比施工要求。

2.2 詳細設(shè)計情況

該工程設(shè)計采用3 m×1.55 m(寬×高)交替上升臺階模板，每套使用3塊模板翻升上升，三種不同坡比的臺階模板通過模板連接部位設(shè)置的調(diào)節(jié)螺栓孔調(diào)節(jié)坡度;單套臺階模板由面板系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)各部件相對獨立，現(xiàn)場裝配，成套使用。模板詳細結(jié)構(gòu)見圖2。

(1)面板系統(tǒng)。單塊面板規(guī)格為3 m×1.55 m，由鋼板(板厚為6 mm)組焊成格構(gòu)式框架，面板總厚度為120 mm。水平相鄰面板之間采用U型卡連接。

(2)支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)桿1、調(diào)節(jié)桿2、懸吊桿及支撐桁架四部分，四部分共同作用起支撐面板、調(diào)節(jié)臺階坡度的作用。具體原理:調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿1、調(diào)節(jié)桿2的長短，使3套臺階模板分別能組合成1∶0.7、1∶0.75、1∶0.78三種坡度，然后通過懸吊桿進行緊固。梯形桁架采用型鋼組焊，桁架主材料采用10［槽鋼，其余采用∠50角鋼;每塊面板上布置2榀桁架。

圖2 模板詳細結(jié)構(gòu)圖

圖3 荷載分布圖

圖4 計算簡圖

(3)錨固系統(tǒng)。每套3 m×1.55 m 模板配置兩排共4根錨筋，錨筋為D15高強錨筋，通過預(yù)埋螺桿固定在桁架上。預(yù)埋螺桿可周轉(zhuǎn)使用并因其前端設(shè)計成錐形結(jié)構(gòu)，可保證預(yù)埋螺栓方便地從混凝土中取出，從而保證了混凝土的外觀質(zhì)量。

圖5 力學(xué)模型圖

(4)輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)包括工作平臺及組裝鋼管兩部分。工作平臺布置在桁架的角鋼上，可方便人員上下并操作模板。組裝鋼管起固定桁架和保護人員安全的作用。

2.3 結(jié)構(gòu)計算

(1)荷載取值。面板寬3 m，布置兩榀支架，計算寬度取1.5 m 進行計算。

根據(jù)試驗結(jié)果總結(jié)出新澆筑混凝土對模板的側(cè)壓力設(shè)計值為:

傾倒振搗混凝土?xí)r對模板產(chǎn)生的荷載標準值:

其分項系數(shù)取γ2=1.4;鋼模板的折減系數(shù)γ3=0.85。

則傾倒振搗混凝土對模板側(cè)面產(chǎn)生的荷載:

荷載分布情況見圖3。

(2)計算過程及結(jié)果。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進行計算，計算簡圖及力學(xué)模型分別如圖4、5所示。使用狀況下的計算模型見圖5。

經(jīng)計算，結(jié)構(gòu)整體最大變形為1.5 mm，滿足設(shè)計規(guī)范的變形最大限度要求;所有構(gòu)件均滿足材料受力要求。

3 應(yīng)用情況

按該設(shè)計生產(chǎn)的臺階模板已在沐若水電站大壩施工中應(yīng)用，該模板很好地滿足了碾壓混凝土連續(xù)施工的要求，并且結(jié)構(gòu)變形小、預(yù)埋螺栓拆除后混凝土表面僅局部需要修補，從而有效地保證了混凝土的外觀質(zhì)量，受到了業(yè)主的好評。該模板的成功應(yīng)用對研究大壩臺階施工具有重要意義。