錦凌水庫大壩翻轉模板的設計與施工

摘要：根據水工建筑物特點，設計懸臂結構翻轉模板，避免混凝土錯臺、掛簾等現象，確保壩體外型尺寸要求;翻轉模板能實現混凝土快速、不間歇連續上升，能顯著縮短混凝土施工工期、降低工程造價、早日發揮工程效益。

關鍵詞：錦凌水庫 ?翻轉模板 ?設計 ?施工

1 工程概況

錦凌水庫大壩布置由右連接段、引水壩段、底孔壩段、溢流壩段、擋水壩段、左連接段組成。混凝土工程量49.6萬m3，大壩結構復雜，模板需求量大。為加快施工，降低施工成本，保證混凝土澆筑外觀質量，采用4.5m*1.5m、3.0*1.5m（長*高）平面翻轉模板，半徑為2.5m、1.25m1/4圓弧翻轉模板用于錦凌水庫大壩混凝土澆筑。

2 翻轉模板的組成

主要由面板系統、支撐系統、錨固系統、工作平臺以及其他輔助系統組成。翻轉模板結構見圖1。

圖1 ?翻轉模板結構圖

①面板系統：由3015鋼模豎向拼裝，鋼模用U型卡連接。②支撐系統：支撐系統由□100*50*3mm方鋼及∠50*50角鋼組成。豎肋雙方鋼間距與支撐桁架間距相同為1.95m，橫向龍骨雙方鋼間距為1.06m;桁架由5根∠50*50角鋼組成，外弦桿間用4根φ20鋼筋通過焊接相連，形成空間整體結構。③錨固系統：錨固系統主要由φ32套筒螺栓和φ20錨筋組成。套筒采用40Cr鋼加工而成，套筒長度為42cm，套筒錨錐端帶6cm內絲扣，套筒另一端為12cm外螺栓絲扣，外螺栓末端4cm加工成四方形，以方便套筒螺栓拆除;水平方向預埋的4根φ20錨筋（帶6cm絲扣）長30cm與套筒螺栓連接，錨筋另一端與倉內4根φ12拉筋焊接。采用套筒式設計，安裝拆卸方便。④工作平臺系統：在桁架底層角鋼面上鋪設250*60*3cm木板作為工作平臺。垂直面上每三塊模板為一個單元。

3 翻轉模板受力驗算

翻轉模板在工作狀況時為懸臂結構，澆筑混凝土時側壓力通過面板系統傳遞給支撐系統的桁架部分，最后傳力給錨固系統。作用在模板上的所有荷載最終轉換為錨固系統及4根錨筋拉條共同承擔。

3.1 荷載計算 計算模板的受力時，荷載由恒荷載和活荷載組成。

3.1.1 恒荷載-新澆混凝土對模板側面的壓力。當采用內部振搗器時，新澆筑的混凝土作用于模板的最大側壓力，可按式（1）和式（2）計算，取兩式中的較小值。

F1=0.22γ·t0β1β2V0.5（1）

F2=γ·H ? ? ? ? ? ? （2）

混凝土常溫T=15℃，加入緩凝劑β1=1.2，混凝土坍落度110-150mm，β2=1.15，混凝土的密度γ=24 kN/m3，

混凝土的澆筑速度V=0.5m/h。

F1=0.22*24*6.7*1.2*1.15*0.50.5=34.52（kN/m2）

F2=γ·H=24*3=72（kN/m2）

取兩者較小值，則F=34.52kN/

m2

3.1.2 活荷載-振搗混凝土產生的荷載標準值。在新澆混凝土側壓力的有效壓頭高度內，振搗混凝土對垂直模板產生的荷載為4kN/m2。

確定模板的側壓力為：F=4×1.4+1.2×34.52=47kN/m2。見圖2。

3.2 豎肋計算

3.2.1 計算簡圖。豎肋近似按一跨連續梁計算。豎肋間距0.3m，橫龍骨間距1.06m，荷載為0.3×47=14.1kN/m。

3.2.2 強度驗算

M= ×ql = ×14.1×1.062=1.98kN·m

查型鋼特性表得□100*50*3雙方鋼的截面抵抗矩和慣矩為：W=44840mm3，I=2242400mm4。

橫肋的最大的內應力為：σ= =44.2N/mm2，□100*

50*3號方鋼的許用應力值[f]=215N/mm2，σ<[f]。

3.2.3 跨中撓度驗算。驗算撓度時采用的荷載僅采用新澆混凝土側壓力的標準荷載，q′=b×F=0.3×47=

14.1kN/m，彈性模量E=2.06×105N/mm2，ω= =0.5

mm

查《建筑工程模板施工手冊》表5-3-7，允許撓度為[ω]=1060/500=2.12mm，ω<[ω]，滿足要求。

3.2.4 懸臂端撓度驗算。校核模板底端懸臂的撓度。懸臂長度為a=0.22m，

w= =0.02mm<[ω]=350/500=0.7mm

結論：強度和撓度均滿足要求。

3.3 橫龍骨計算

3.3.1 計算簡圖。穿墻螺栓是豎龍骨的支承，根據穿墻螺栓的布置計算最大彎矩：q=0.3*47=14.1kN/m

M= ql （1-4 ）=4.76kN·m

3.3.2 強度驗算。雙100*50*3方鋼的截面抵抗矩和慣矩為：W=44840mm3，I=2242400mm4，雙100*50*3方鋼的許用應力值[f]=215N/mm2。

σ= =106.13N/mm2<[f]=215N/mm2滿足要求。

3.3.3 跨中撓度驗算。采用疊加法計算跨中撓度

f= （5-24 ）=1.93mm<1950/500=3.9mm

結論：強度和撓度均滿足要求。

3.4 拉桿計算 拉桿用于模板與混凝土之間的拉結，承受混凝土的側壓力和其他荷載，也是模板及其支撐結構的支點。因此拉桿的布置對模板結構的整體性、剛度和強度影響很大。

計算公式為：N？燮An·f

N=a×b×F

N——混凝土的側壓力（kN）;a、b——分別是縱向和橫向的拉桿間距（m）;F——混凝土的側壓力（kN/m2）;An——拉桿的凈截面面積（mm2）;f——拉桿的抗拉強度設計值（170N/mm2）。

N=F·ab=47×1.06×1.95=97.15kN

拉桿螺栓為32普通型，取截面直徑為30mm，凈截面面積為A=706.5mm2。螺栓應力為：

σ= =137.5N/mm2<170N/mm2

結論：強度和撓度均滿足要求。

4 效果及評價

翻轉模板能實現混凝土連續施工，既避免多次轉運，又縮短安裝時間，保證混凝土外觀質量，降低施工成本。經測算，錦凌水庫翻轉模板的安裝、耗材使用費較普通模板節省20元/m2。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.SL303-2004，水利水電工程施工組織設計規范[S].北京：水利電力出版社，2004年08月23日.

[2]中華人民共和國水利電力部.SDJ207-82，水工混凝土施工規范[S].北京：水利電力出版社，1982.

[3]司兆樂主編.水利水電施工技術[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

作者簡介：李漢濤（1971-），男，湖北孝感人，高級工程師，研究方向：水利水電工程施工。