富陽市巖石嶺水庫大壩橋梁模板支架設計

周松鳴　韋彬彬　韋（浙江臻泰建設有限公司，浙江金華　321017）

富陽市巖石嶺水庫大壩橋梁模板支架設計

水庫溢流壩壩頂橋梁施工，因受客觀條件限制，施工難度普遍較大。大跨度現(xiàn)澆交通橋梁對模板支架要求更高，由于壩頂溢流，施工難度更大。本文根據(jù)工程實際情況和橋梁施工特點，對大跨度壩頂現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋梁模板支架作了科學合理的分析計算。最終確定設計方案并成功搭設，如期完成了工程施工任務。

水庫壩頂；大跨度；現(xiàn)澆橋梁；模板支架

1　工程概況

富陽市巖石嶺水庫大壩為漿砌石重力壩，壩高33.5 m，壩長175 m，庫區(qū)集雨面積329km2，總庫容4460m3。壩頂交通橋是巖石嶺水庫除險加固工程項目的主體工程，橋梁全長102m，寬9.5m，其中迎水面外挑1.5m；橋梁分為3跨，單跨長34m，每跨由5根（斷面為0.6m×2.6m）單梁組成，簡支式擱置在閘墩上；采用C50F50混凝土一次性澆筑成型，預應力后張法施工工藝張拉完成；橋梁頂高程63.64m，壩頂高程為52.14m。如圖1所示，橋梁上面左、中跨為單層啟閉機房，右跨二層為會議室、部分三層為景觀樓。

圖1　橋梁、機房、景觀房外裝修施工

2　設計、施工條件

a.混凝土基礎壩面；溢流堰寬4m，長102m；中間有閘墩（橋墩）2個；下游是弧形陡坡面；上游庫內(nèi)是直立式混凝土防滲面板；左右為直立非溢流壩體，寬7m，高10m。

b.橋梁向庫內(nèi)外挑1.5m，其中一根單梁完全在庫內(nèi)。

c.壩頂現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋梁離壩頂溢流面高度有11.5m；橋梁單跨34m，凈跨30m；單根梁截面0.6m×2.6m，自重133t。

d.工程設計大壩壩頂自然泄洪，當庫區(qū)連續(xù)降雨達到60～80mm時，壩頂即開始溢流，根據(jù)現(xiàn)有水文資料年均六次壩頂過流，2009年8月遭遇“莫拉克”臺風，洪峰時壩頂過流水達到2.47m。

e.采用建筑鋼管、扣件，以滿堂架形式搭設橋梁模板支架。

f.橋梁模板支架從搭設到拆除時間跨度5個月。詳見圖2。

圖2　橋梁模板架搭設施工

3　模板支架的設計

材料:外徑48mm壁厚3.5mm鋼管，標準扣件；立桿間距雙向50cm；按單根梁縱向布置3排立桿計算；步架按1.5m設計。詳見圖3。

圖3　現(xiàn)澆橋梁模板支架橫剖立視圖（高程單位:m，尺寸單位:cm）

3.1荷載分析

a.永久荷載（按單根梁凈跨計算）見表1。

表1　永久荷載

b.可變荷載見表2。

表2　可變荷載

c.單根主立桿承載力見表3。

表3　單根主立桿承載力

3.2縱向、橫向水平桿的抗彎強度應滿足的要求

a.正應力:

Q=M/W≤F

式中M——彎矩設計值，M=1.2MGK+1.4ΣMQK= 1.2×250+1.4×500=1000N·mm；

W——截面模量，W=5.08mm3；

F——抗壓設計值，F(xiàn)=205N/mm2。

代入式中得:Q=1000/5.08=196.85≤205 N/mm2，故安全。

b.扣件抗滑承載力:R≤Rc，由于滿堂模板支架水平桿與立桿連接時均采用直角扣件和旋轉扣件抗滑，所以總荷載769kgf＜800kgf，滿足規(guī)范要求。但是考慮施工時人為或其他不確定的因素，為了確保水平桿穩(wěn)定，防止扣件滑動，要求在梁底受力主立桿增加一個抗滑扣件。

其中，R為縱橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；Rc為扣件抗滑承載力設計值800kgf。

c.受彎構件的容許撓度，模板支架縱、橫向水平桿間距均為 50cm，因此，容許撓度 =500/150= 3.33mm，容許撓度小于10mm滿足設計要求。

d.受壓、受拉構件的容許長細比（λ），立桿計算長度:

L0=ML=1.27×2.1=2.667cm λ=L0/L=2.667/1.58（截面回轉半徑，cm）= 1.69＜210（容許長細比），故安全。

3.3立桿計算

a.由于縱橫向水平桿傳荷載到主立桿時，因存在偏心距5.3cm所產(chǎn)生的附加彎矩應力不大，為簡化計算，予以忽略，立桿按軸心受壓計算并進行驗算復核。

b.由于模板支架敞開式搭設，因此不考慮風荷載對立桿穩(wěn)定的影響。不組合風荷載時:N/P=f。

9259/0.256×498=72.63N/mm2＜205N/mm2，故安全。

其中，立桿軸向力N=1.2ΣNGK+1.4NQK=1.2× 752+1.4×16.8=925.9kgf=9259N；軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)P=7320/λ2=7320/1692=0.2563；立桿的截面面積A=4.98cm2=498mm2；抗壓設計值f=205 N/mm2。

3.4斜桿計算

由于上游面第一根橋梁挑出門槽面50cm，而門槽面又向下游弧形17cm，因此，橋梁下面的3根立桿無法垂直支撐，其偏心距依次為96cm、60cm、35cm，距壩頂高度為9.25m。

a.根據(jù)三角函數(shù)原理，自上游至下游3根立桿計算傾斜角Q依次為:Q1=5°55'30″，Q2=3°42'39″，Q3= 2°9'59″。

b.根據(jù)力的合成分解原理分別計算斜桿受力:

N1=769/0.994=773.64kgf N2=769/0.997=771.31kgf N3=769/0.999=769.77kgf

c.從上述計算結果分析，立桿與斜桿受力相差不大，但鋼管支架是個空間結構，完全依靠扣件連接成整體。因此，考慮迎水面施工難度等因素，斜立桿作保守加強處理，即要求第1排斜桿每隔1根增加1根斜管，第2排斜桿每隔2根增加1根斜管，第3排斜桿每隔3根增加1根斜管，同時加密橫桿間距，在每步架中間加1根長4m的橫桿，以確保橋梁模板支架整體穩(wěn)定、安全。

3.5閘墩與滿堂支架連接的施工要求

a.所有縱向、橫向（門槽內(nèi)）水平桿端部都要頂緊閘墩混凝土面。

b.上、下游最外面橫桿均要加長伸過閘墩，并緊貼閘墩形成包圍圈，把模板支架與閘墩捆綁在一起，以加強模板支架的整體穩(wěn)定性。

c.所有剪力撐、斜撐端部均要頂牢閘墩或壩面，同時與掃地桿連接牢固。

3.6立桿地基承載力計算

立桿基礎底面的平均壓力為:

P≤fg

式中P——立桿基礎底面的平均壓力；

N——上部結構傳至基礎的軸向力設計值，769kgf；

fg——立桿基礎的承載力，采用商品混凝土C30W6F100澆筑，故fg=Rcfgk=1×300× 0.7=210kg/cm2；

A——基礎底面積，4.98cm2。代入數(shù)據(jù)得:P=N/A=769/4.98=154.42kgf/cm2＜210kgf/cm2。

3.7壩頂過流對模板支架穩(wěn)定復核計算

a.按10年一遇洪水，壩面過水3m的工況下進行復核計算，即按單跨模板支架計算擋水面積（按2009年以前過流斷面計算）。

立桿、剪刀撐:（61+16）×1.5×0.048=5.54m2；橫桿:30×2×0.048=2.88m2；橋墩:2×1×1.5= 3.0m2；扣除單跨閘墩:2×1×1.5=3.0m2，合計8.42m2。

b.按經(jīng)驗公式q=106.05（Z-54.00）1.7073演算下泄流量（q為下泄流量，Z為庫內(nèi)水位）。如果壩面過流3m，則下泄流量為689m3/s，過流斷面面積為30×3 -8.42×2=73.16m2，則平均流速為689÷3÷73.16= 3.14m/s。

c.計算分析水沖力與鋼管模板支架阻水力。根據(jù)水位高度、流速與擋水面積的關系，分析計算水沖力與單根鋼管阻水承受力。從模板支架方案設計計算中可知，單根鋼管承受力為0.769tf，步架1.5m，縱、橫向間距0.5m。計算不同水位對模板支架的影響程度。

如壩面過水3m，平均流速3.14m/s，按簡化公式計算的瞬間水沖力為N=3.14×1×3=9.42tf/m2，擋水面積為S=8.42×2=16.84m2，總擋水力為Q=9.42 ×16.84=158.64tf/m2。把總擋水力Q分解到每根立桿、剪刀撐鋼管，則每根鋼管受力為 Q1=158.64/ （61+16）×3=0.686tf/根，小于單根鋼管承受力0.769tf，且在3m中間有一橫向水平桿支撐，因此按10年一遇度汛要求，模板支架滿足設計。

3.8模板支架設計、施工構造要求

a.每根立桿底座處必須鑿平，使混凝土面完全迎合鋼管端面。

b.迎水面梁的斜桿底座處有2°～5°的傾斜，底座墊板應準確安放在定位線上。

c.縱向水平桿設置在立桿內(nèi)側，其長度不宜小于3跨。

d.縱向水平桿的對接扣件應交錯布置，錯開距離在50cm以上。

e.鋼管搭接長度不小于1m，應等間距設置3個旋轉扣件固定。

f.縱向水平桿主節(jié)點處必須設置一根橫向水平桿，用直角扣件扣接牢固，并且嚴禁拆除。

g.作業(yè)層腳手板應鋪滿、鋪穩(wěn)，離開梁面不小于30cm。

h.模板支架必須設置縱向、橫向掃地桿，離地不大于20cm，用直角扣件固定在立桿上。每根立桿底部應設置底座或墊板。

i.模板支架立桿必須豎直設置，垂直允許偏差不大于20mm。

4　結語

2010年3月5日因連續(xù)陰雨，壩面溢流峰值達到1.36m，最大流量為179.31m3/s。過水后經(jīng)測量復核、仔細檢查未發(fā)現(xiàn)變形、松動，模板支架整體穩(wěn)定，安全可靠。實踐證明:巖石嶺水庫壩頂現(xiàn)澆橋梁的模板支架設計和施工是科學合理的，為浙江省重點水利工程建設項目的順利完成提供了應有的技術保證。■

Design of dam bridge template bracket of Fuyang Yanshiling Reservoir

ZHOU Songming，WEI Binbin，WEI Yaoyao
（Zhejiang Zhentai Construction Co.，Ltd.，Jinhua 321017，China）

Reservoir overflow dam crest bridge construction is limited by objective conditions，therefore the construction difficulty is generally higher.Large-span cast-in-situ traffic bridge has higher request on the template support.The construction difficulty is higher due to dam crest overflow.In the paper，crest cast-in-place reinforced concrete bridge template of large span dam is scientifically and reasonably analyzed and calculated according to actual condition and bridge construction features in the project.Design plan is finally determined，which is successfully erected，and project construction task is completed on schedule.

reservoir dam crest；large span；cast-in-place bridge；template support

TV641

A

1005-4774（2016）05-0037-04

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.010