板橋水庫壩頂式溢洪道大跨度模板支撐系統技術應用

許正松 李夢雅

（中水淮河規劃設計研究有限公司 合肥 230601）

1 工程概況及溢流壩啟閉機房布置

1.1 工程概況

板橋水庫位于淮河支流汝河上游的河南省駐馬店市驛城區板橋鎮，是一座以防洪為主，兼有灌溉、城市供水、發電和養殖等綜合利用的大（2）型樞紐工程。水庫總庫容6.75 億m3，設計洪水標準為100年一遇，校核洪水標準為可能最大洪水，設計洪水位為117.50m，校核洪水位為119.35m。樞紐建筑物由土壩（包括北主壩、南主壩、北副壩、南副壩、南岸原副溢洪道堤壩及秣馬溝副壩）、混凝土溢流壩、輸水洞、電站及城市供水管道等組成。大壩全長3769.5m，其中主壩全長2300.7m（包括150m 長混凝土溢流壩），副壩全長1468.8m。2012年8月水庫被鑒定為“三類壩”，2017年10月河南水利廳批復進行除險加固。

1.2 溢流壩啟閉機房布置

批復的除險加固方案擬對溢流壩閘門啟閉機房拆除重建。混凝土溢流壩為斜縫實體重力壩，最大壩高50.5m，最大壩底寬52.5m，由8 個表孔壩段和1 個底孔壩段組成，底孔壩段位于中間，兩邊各4 個表孔壩段。溢流壩全長150.0m，堰頂高程104.0m，溢流堰為開敞式實用堰型，采用WES 曲線。溢流壩表孔每孔凈寬14.0m，閘墩及邊墩厚均為3.0m。底孔尺寸為6.0m×6.0m，底坎高程93.0m，兩側閘墩厚4.0m。

啟閉機房采用框架結構，共9 跨2 層，建筑高度10.1m。一層樓面高程118.9m，主梁跨度14.75m，尺寸為70cm×180cm，主梁與溢洪道閘墩頂設置的墩柱固接，次梁間距1748～2100mm，尺寸為50cm×90cm、40cm×90cm，現澆樓板厚25cm。二層樓面高程124.6m，兩側中空，中間管理房樓板厚度15cm。屋面頂高程129.0m，屋面板厚12cm。

由于溢洪道啟閉機房布置在閘墩上，墩頂高程118.9m，溢洪道底坎高程93.0m，最小高差約27m。且溢流面為曲線，模板支撐系統無法生根，為解決一層樓面模板的安裝，經論證，采取貝雷架吊掛鋼梁的吊梁支架結構。

2 吊梁支架結構構造及施工方法

2.1 吊梁支架構造

吊梁支架采用在溢洪道閘墩頂設置兩道貝雷片形成扁擔梁，其中下部橫梁設計采用2HN600×300的型鋼作為橫梁，用HN600×300 型鋼作為縱梁，縱梁上滿鋪3mm 厚鋼板做防護棚，鋼板上鋪設16 工字鋼做滿堂支架立桿支撐小橫梁，小橫梁上按滿堂支架60cm×60cm 布設碗扣式滿堂支架，支架高度在1.5～2.0m，支架現場可根據實際情況稍作調整。支架上部按支架布距滿鋪10cm×10cm 方木大楞，方木大楞上按20cm 一道鋪設5cm×10cm 方木小楞，小楞上滿鋪1.5cm 竹膠板。吊梁支架平面布置見圖1。

圖1 吊梁支架平面布置圖

共設置三套吊梁支架，主要構件包括貝雷梁、分配梁、橫梁、縱梁、牛腿、小橫梁、鋼板及精軋螺紋鋼筋等，主要材料用量見表1。

表1 一套吊梁支架材料用量表

2.2 施工方法

在拆除舊梁板后首先焊接牛腿固定橫梁，牛腿采用鉆孔植筋與閘墩固接。然后焊接牛腿上的鋼板及加筋板，吊裝橫梁，橫梁應與牛腿焊接牢固，橫梁吊裝完成后吊裝縱梁，縱梁與橫梁點焊連接，縱梁吊裝完成后，吊裝兩側墩頂懸吊貝雷梁。再按設計位置穿精軋螺紋鋼筋并在其正下方橫梁居中點開孔穿過，擰緊上下大六角螺栓讓上部吊梁受力。然后安裝小橫梁及其上各支架部件（鋼板、防護欄桿、滿堂支架）后，最后鋪設底模系統后進行預壓，預壓合格后綁扎鋼筋澆筑梁板混凝土。

3 吊梁支架結構計算分析

3.1 支架傳力路徑

支架整體采用貝雷梁吊架及橫梁牛腿支撐兩種復雜受力體系共同受力，整個支架結構傳力體系為：主體混凝土恒載及施工活載通過模板系統傳遞給碗扣式滿堂支撐架，滿堂支撐架將荷載傳遞給工16 小橫梁（小橫梁布置間距為0.6m），小橫梁將荷載傳遞給縱梁，縱梁將荷載傳遞給橫梁，橫梁將荷載傳遞給豎向吊帶及兩端牛腿，牛腿將荷載傳遞于主體，豎向吊帶通過貝雷梁頂分配梁將荷載傳遞于貝雷梁，貝雷梁將荷載傳遞于主體。

3.2 荷載類型

主要荷載有以下幾種：（1）支架結構自重：混凝土梁板自重按26kN/m3計；模板自重取0.30kPa；（2）施工人員及施工設備等荷載：模板和直接支撐模板的小楞取2.5kPa；直接支撐小楞的大楞取1.5kPa；立柱及其他支撐結構構件取1.0kPa；（3）振搗混凝土產生的振動荷載2.0kPa（水平面板）、4.0kPa（豎向面板）；（4）新澆筑混凝土對模板的側壓力；（5）風荷載：基本風壓按0.40kPa 考慮。

3.3 計算結果及分析

（1）貝雷梁。貝雷梁弦干最大軸力N=316.8kN，豎桿最大軸力N=89.3kN，斜桿最大軸力N=68.6kN，滿足規范規定16Mn 貝雷桁片各構件的容許內力值要求。

（2）橫梁和縱梁。橫梁最大組合應力σ=88.8MPa<168MPa，最大剪應力τ=24.8MPa<96MPa；縱梁最大組合應力σ=127.8MPa<168MPa，最大剪應力τ=20.0MPa<96MPa，滿足規范要求。

（3）吊帶最大軸力N=228.4kN<[N]=3.14×16×16×650×103=522kN。

（4）結構位移計算。支架結構整體最大位移δ=48.088mm，整體呈現跨中變形最大，端部最小，現場在進行支架搭設時可在滿堂支架頂設置沿縱向二次拋物線反拱形預拱度。

4 結論

大跨度模板支撐一直是壩頂式溢洪道啟閉機房施工的難點和重點，采取安全、經濟、可行的模板支撐系統是工程順利實施的關鍵。該工程采取吊梁支架系統，方案可行，結構安全穩定，目前已經在板橋水庫除險加固工程中成功實施，取得了較好的社會和經濟效益，其支撐系統構造設計及相關技術可為同類工程提供借鑒■