壓型鋼板在拌和站料倉擋墻中的應用

張小龍

(中交二公局第五工程有限公司，陜西 西安 710119)

1 壓型鋼板簡介

壓型鋼板是以冷軋Q235薄鋼板為基板，經鍍鋅后覆以彩色涂層再經輥彎成型的波紋板材[1]，其截面一般為梯波形，具有成型靈活、施工速度快、外觀美觀、重量輕、易于工業化、商品化生產等多重特點，因此，被廣泛用作于建筑屋面及墻面圍護材料。

近年來，壓型鋼板以其造價低、施工便捷、耐久度高以及環保無污染等優勢，已經逐漸被應用于公路橋梁臨建工程建設中，如拌和站料倉擋墻[2]。壓型鋼板的應用可以使整個工程進一步加快施工進度，且能夠獲得良好的綜合經濟效益，并且對環保事業貢獻頗大，符合綠色公路建設理念。隨著科學技術及建筑業的迅猛發展，壓型鋼板定在今后的施工中應用必定會更加地廣泛。

2 項目概況

本文以云茂高速TJ10標2#混凝土拌和站料倉為案例，云茂高速TJ10標2#混凝土拌和站配置2臺HZS90拌和機，料倉共布置8間，單間平面尺寸為18 m×15 m。料倉隔墻采用雙層YX 51-253-760壓型鋼板，高3 m，板間立柱為工22b型鋼，間距1.5 m。立柱3.5 m長，其中嵌入混凝土基礎50 cm。

如圖1～2所示，分別為YX 51-253-760壓型鋼板隔墻和混凝土隔墻。

本文通過該項目，對壓型鋼板所具有的優勢展開詳細的研究。

圖1 YX 51-253-760壓型鋼板隔墻

圖2 混凝土隔墻

3 壓型鋼板對比混凝土的優勢

3.1 施工投入少，節約成本

將壓型鋼板隔墻成本與同尺寸的混凝土擋墻進行分析，詳細數據如表1～2。

表1 料倉隔墻成本計算表

表2 混凝土擋墻成本計算表

通過以上計算分析，整座料倉壓型鋼板隔墻成本為11.0萬元，而混凝土擋墻成本需26.1萬元，在該案例中采用壓型鋼板可節約成本15.1萬元。壓型鋼板自重輕，對基礎要求低，因此耗費鋼材少，也降低了基礎費用(可直接利用料倉底面硬化層作為基礎)。

3.2 裝配化施工，縮短工期

壓型鋼板標準化程度高，可根據國產材料，采用標準化、通用化、系列化生產，制成標準零部件，現場安裝，實現流水線裝配化施工。

云茂高速TJ10標2#混凝土拌和站料倉隔墻工22b立柱通過PC220挖掘機勾吊配合人工安裝，與料倉底面硬化層澆筑為一體。壓型鋼板單塊高76 cm，可通過人工與立柱兩面焊接安裝，投入6名工人，工效可達2道/天。

若采用混凝土擋墻，則需要在料倉場地平整后開挖擋墻基礎，綁扎鋼筋、澆筑擋墻基礎后，再次綁扎墻身鋼筋，之后通過PC220挖掘機配合人工立模澆筑整道擋墻。壓型鋼板與混凝土擋墻施工周期對比如表3所示。

對于新開工的土建項目，前期臨建工程為項目施工關鍵節點，其建設進度直接制約了后續主體工程的施工進展。以云茂高速TJ10標2#混凝土拌和站料倉規格為案例通過對比分析，采用壓型鋼板可節約工期12天，有效推進項目前期進展。若施工中被機械誤操作導致損壞，將局部損壞的壓型鋼板更換即可，使維修更加便捷；而混凝土擋墻若在使用中損壞(包括基礎沉降、機械誤傷等因素)，則基本需要重筑整道擋墻，費時費工。

表3 施工周期對比表

3.3 可周轉性高，綠色施工

壓型鋼板作為一種新型板材，其防腐蝕性、耐久性高，正常使用年限可達30年以上。采用壓型鋼板替代混凝土作為料倉隔墻，可以減少混凝土原材料(砂、石料等地材)開采，且當拌和站拆除后，壓型鋼板還可以隨拌和機周轉至下一項目，減少建筑垃圾產生，符合綠色公路建設理念。

另一方面，對于云茂高速TJ10標項目，其地處山區，進場道路崎嶇，商品混凝土供應困難；如果采用小型滾筒機拌和，不但混凝土質量難以保證，而且施工中柴油消耗量大，對環境污染較為嚴重。

3.4 截面慣性矩大，材料利用率高

壓型鋼板波紋截面為結合豐富的施工經驗而設計出的材料高利用率截面，現以YX 51-253-760壓型鋼板料倉隔墻為算例對其受力性能進行分析。

3.4.1 荷載計算

料倉填料為砂、碎石，容重γ取20 kN/m3，內摩擦角40°。

1)碎石對隔墻的水平側壓力。隔墻一邊料倉滿載，一邊料倉空載情況下，為最不利工況。隔墻填料為砂或碎石，粘聚力C取0，采用朗金主動土壓力公式進行計算：

Pa=γHKa=γHtan2(45°-φ/2)

(1)

計算壓力Pa=20×2.5×0.217=10.85kN/m2

2)堆卸碎石時產生的水平荷載標準值。考慮堆卸碎石時產生的水平活載荷標準值取值4 kN/m2。

3)水平側壓力的荷載組合。

(1)取1m高壓型面板進行計算分析，其水平側壓力的設計值為：

F=1.2×10.85×1+1.4×4×1=18.62 kN/m

壓型板受力分析采用總體水平側壓力設計值。

(2)模板的變形分析采用碎石對隔墻的水平側壓力的標準值：

F=10.85×1=10.85 kN/m

3.4.2 YX 51-253-760壓型鋼板受力分析

壓型鋼板面板厚1.0 mm，豎向采用工22b型鋼背撐，間距1.5 m。計算參數：W=24.2 cm3；I=67.3 cm4。如圖3所示，為壓型鋼板尺寸圖，表4具體為壓型鋼板參數。

圖3 壓型鋼板尺寸圖

表4 壓型鋼板參數

1)強度驗算。強度驗算取設計值18.62 kN/m，跨度1.5 m，按照多跨連續梁進行計算。

M=1/10ql2=1/10×18.62×1.52=4.2 kN·m

(2)

式中，M為彎矩，kN·m；q為水平側壓力的設計值，取18.62 kN/m；l為跨度，取1.5 m。

σ=M/W=4.2 kN·m/24.2 cm3=173.6 MPa<σ=215 MPa，面板強度滿足要求。

2)剛度驗算。剛度驗算取荷載標準值10.85 kN/m，跨度1.5 m，按照多跨連續梁進行計算。

(3)

式中，E為鋼材彈性模量，MPa。

故壓型鋼板變形滿足施工要求。

3.4.3 立柱計算分析

1)抗滑計算。由于工22b立柱嵌入混凝土基礎0.5 m，與地基為整體，不需要計算抗滑穩定性。

2)強度驗算。立柱為一端固定，一端自由的懸臂梁構件，布置間距為1.5 m一道，按照最不利荷載工況考慮，立柱底部荷載組合為q=1.2×1.5×Pa=19.53kN/m；

M=1/6ql2=1/6×19.53×2.52=20.34kN/m

(4)

式中，l為理論計算跨徑，m。

σ=M/W=20.43kN·m/(116812.5mm3×2)=87.1MPa<[σ]=215MPa，立柱強度滿足要求。

3)剛度驗算。剛度驗算取荷載標準值10.85kN/m，懸挑端最大位移為：

w=ql4/(30EI)=10.85×2.54×1012/(30×2.06×105×9345000)=7.3mm<21/400=12.5mm

(5)

式中，q為線荷載，kN/m。

故工22b變形滿足施工要求。

通過以上的計算分析，壓型鋼板以其獨特的波紋截面所具有的高截面慣性矩，滿足施工中強度及剛度的要求，完全可以替代混凝土，成為一種更經濟的擋墻材料。

4 結束語

綜上所述，壓型鋼板作為一種新型的圍護結構材料，在拌和站料倉擋墻中優勢表現突出，較混凝土相比更具有經濟性、輕便性，且可回收再利用，順應裝配化施工成為建筑業大潮流的趨勢，值得廣泛運用。

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