大跨度、高悬空、大截面混凝土井字梁模板支撑体系设计.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 3 0卷 第 3 期 D WR HE 水利 水 电工程 设计 大跨度 、高悬空 、大截面混凝土 井字梁模板支撑体系设计 鲜世雄周艳 平 熊 亮 摘要 龙江水电站枢纽工程引水 系统拦污栅筒体 内设计有 2层联系梁,高程分别位于 8 4 4 5 08 4 7 0 0 m和 8 5 9 0 o 8 6 1 50 m,联系梁呈 “ 井”字状。8 4 7 0 m高程联系梁由3条主梁和 2 条次梁组成,主梁横截面尺寸为 1 50 c m2 5 0 e m( 宽 高) ,梁跨度为 25 m,次梁横截面为 1 0 0 c m 2 5 0 c m ( 宽 高) ,梁跨度为 2 4 5 m
2、;8 6 1 5 r n 高程联系 梁主、次梁截面相同,均为 1 0 0 e m2 5 0 e m( 宽 高) ,主梁跨度为 25 m,次梁跨度为 2 4 5 m 。主要介绍了8 4 7 0 0 m 高程联系梁采用斜拉索吊 模法支撑结构的设计难点、方案选择、结构设计及验算,从而解决了该部位混凝土支撑结 构的重大难题,为类似工程可提供参考依据。 关键词 井字梁 支撑设计施工方案 斜拉索支撑 龙江水电站 中图分类号T V 5 2 文献标识码B 文章编号1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 0 7 0 5 龙江水电站枢纽工程位于云南省德宏傣族景颇 族 自治州潞西市境
3、 内的龙江干流上 。枢纽由混凝土 双曲拱坝、左岸引水系统及地面式厂房组成 。总库 容 l 2 1 71 0 s r n 3 ,为大(工) 型一 等工程。坝 顶高 程 8 7 5 0 0 m,最大坝高 1 1 5 m。 引水系统布置在左岸山体 内,由进水 口、引水 隧洞及压力管道组成 。进水 口为塔式结构 ,主要 由 进水 口边墙 、拦污栅墩、进水 口塔体内联系梁及进 水 口闸门启闭机房等构成。 引水系统拦污栅筒体内设计有 2 层井字联系梁 与顶部检修平台,联系梁高程分别位于 8 4 4 5 0 8 4 7 0 0 m和 8 5 9 0 0 8 6 1 5 0 m,联系梁呈 “ 井 ”字 状。8
4、 4 7 0 m高程联 系梁 由 3条主梁和 2条次梁组 成 ,主梁横截面尺寸为 1 5 0 e m2 5 0 c m( 宽 高 ) , 梁跨度为 2 5 m;次梁横截面为 1 0 0 e m x 2 5 0 c r l l ( 宽 高) ,梁跨度为 2 4 5 m,间距为 8 m;8 6 1 5 m高程 联系梁 主、次梁截 面相 同,均为 1 0 0 c m2 5 0 c m ( 宽 高) ,主梁跨度为 2 5 m ,次梁跨度为 2 4 5 m; 顶部检修平台在 8 7 5 0 0 m高程 4 个角上各布置了 1 根梁 ,形成 4 个三角形 ,梁的断面尺寸为1 0 0 e m 2 4 5 c
5、 m( 宽 高 ) ,板厚 2 5 e m,靠近拦污栅侧 2根 梁跨度为 l 2 3 0 m,另外 2 根梁跨度为 1 3 5 0 m。 进水 口纵 剖面 图、8 4 7 0 0 m高程 联系梁 平面 图、8 7 5 0 0 m平面图见图 1 3 。 1 支撑设计难点 ( 1 )施工高度大:8 4 7 0 0 m井字梁底部高程为 8 4 4 5 0 m,下部悬空 ,且 8 2 3 0 0 m高程 以下为漏斗 型流道 ,净高达 5 4 5 m( 图1 ) 。 V8 9 4 0 0 一 _ w , 890 0一0 军 I787800 撑 w 7 5 0 0 。 I : - o 銮 I 口 I :
6、, 搓 7 景 n = f 拱 l l 251 1 J1 I l 0 ! I 坝 昌 -_ 。J 。譬 苤 琴 量 丑 景 l I 2 m I1 3 N I l 景 一 。 。l 。 虽 量 ; y _ - 拦污 衄嚆 板高 程。 0 暑 J m 一 丘 口 ; 0 2 ! 10 0 l : 1 1 一 雇 n 9 0 0 0 闸 门 井 雇 板 高 程、 、 一l 皿 幽 _j u u H 图 l 进水 口纵剖面 ( 单位 :一 ) ( 2 )跨度大:8 4 7 0 0 m和 8 6 1 5 O m高程两层 井子梁纵横正交 ,顺水流方向主梁净跨度 2 7 0 0 m, 与主梁正交次梁净跨度
7、2 4 5 O m( 图2 ) 。 ( 3 )结构 自重大:以 8 4 7 0 0 m高程联系梁为 例,其结构总质量约为 9 9 9 1 8 5 t 。 ( 4 )结构下部悬空: 8 7 5 0 o m高程联系梁及板 下部悬空,无支撑点( 图3 ) 。 水利 水 电工程设 计D WR H E 2 0 1 1 年 第3 0卷 第 3 期 2 2 0 0 7 5 0 8 O O 7 5 0 2 ( 】 ( ) l 喜_ l l Il 1 3钔 300 200 l l J 馨 l 虱 虽 J 馨 1 彀 虱 S 广 r 1 f 1 l f L - L j L I l 】 野 C j I 5 i 酮
8、70 0自 图 2 进水 口 剖面 图 ( 单位 :s l n ) 图 3 进水口8 7 5 m高程检修平台平面布置图 ( 单位:( I n ) 2 1 8 4 7 0 0 m 该层梁是整个进水 口3 层联系梁施工的关键,上 部 2 层联系梁可在此基础上作为支撑点,但施工如此大 跨度、高架空的现浇钢筋混凝土大梁,国内水电施工也 没有施工先例可参照。选用何种支撑方案,既能确保安 全、质量,又能确保工期,是施工中的一大难题。按常 台支撑方案,耗用钢管 数量大、搭设工期长,无法满足成本和工期的要求。同 时因下部为进水 口的曲线流道结构,钢管无支撑着力 点,结构本身的自稳难以保证。在工地现有的条件下,
9、 要完成8 4 7 0 0 m高程联系梁的施工任务,并能按期完 成,只有另辟途径,由此联想工程 匕 常用的斜拉索桥的 结构原理,并咨询中水东北勘测设计有限公司专家与现 场设代人员,采用斜拉索吊模法进行8 4 7 0 0 m高程联系 梁的施工。 2 2 吲 5 0m 以 8 4 7 0 O m高程井字联系梁为基础支撑点,采用 承重脚手架的支撑方案,同时在得到业主、 设计及监理 的认同下,采取以下措施 :( 1 ) 为保证 8 4 7 0 0 m高程联 系梁作为上部联系梁施工支 点结构 自 身的稳定,将原 设计 C 2 O混凝 土改为 C 3 0标号 ,该 联系梁施 工时, 8 4 7 0 0 m
10、高程联系梁达到 7 d强度后进行上部支撑体系 的搭设及施工,根据试验数据,C 3 0 混凝土 7 d的强度 可达到约 2 2 M P a ;( 2 ) 8 4 7 0 0 m高程联系梁下部斜拉索 吊模支撑体系不进行拆除,与该梁形成联合受力体结 构;( 3 ) 为降低施工难度,减轻施工荷载,8 6 1 5 0 m高 , 一 期浇筑高度为 1 5 m, 二期浇筑高度为 1 0 m 。 2 3 8 7 5 0 0 m高程检修平台板、梁施工支撑方案选择 以8 6 1 5 0 m高程井字梁四角顺水流方向铺设断面 为 1 0 m X 1 0 m钢桁架,钢桁架利用前期滑模模体框 架,其结构验算满足支撑承载要
11、求,以钢桁架为支承梁 搭设承重脚手架进行上部 8 7 5 0 0 m高程联系梁及板施 工 。 本文重点详述 8 4 6 0 0 m高程井字梁斜拉索吊模支 撑方案设计 ,8 6 1 5 0m高程井字梁与 8 7 5 0 0m顶部检修 平台支撑采用传统的承重脚手架支撑方案, 限于篇幅本 文不再详述。 3 8 4 7 0 0 m高程联系梁斜拉索吊模支撑方案的 设计 3 1 斜拉索支撑方案的设计综述 前期在井筒墙体滑模施工过程中安装预埋件焊接 双钢板穿钢棒作为上吊环,在连系梁底部铺设钢梁, 钢梁上焊接焊接双钢板穿钢棒作为下 吊环,上、下吊 环采用 3 4 m m钢丝绳斜拉形成主、次梁整个模板支 撑系统
12、,钢丝绳张紧采用 自制花篮螺栓进行紧固。 3 2 斜拉索支撑方案的细部结构设计 3 2 1 墙体预埋件设计 预埋件采 用 3 0 0 m i n X 3 0 0 i n n l x 1 0 n l l n钢板 , 锚筋采用 6根 2 5 m n l 螺纹钢 ,与钢板穿孔塞焊 , 钢筋与钢板连接处焊缝高度不小于 8 c m。 3 2 2 侧墙上吊环设计 上部吊环焊接 在墙体预埋钢板 上 ,焊接 吊环 时,根据钢梁支座位置进行放点。吊环采用 2 块 1 5 c m X 2 5 c m X 2 c m( 宽 X高 X厚 ) 钢板 ,其中间部 位钻设 5 l i n I n孔 ,将 5 0 m n l
13、 钢棒穿人 吊孔 中形 成吊点, 2 块钢板横向间距为 8 c m ,竖向吊环间距 鲜世雄等 大 跨度 、高悬空 、大截 面混凝 土井 字 梁模板 支 撑体 系设 计 为 2 0 m,连接钢棒长 1 5 e m,吊环焊缝高度不应 小于 1 5 m m。 3 2 3 井子梁支撑钢梁及下 吊环设计 3 2 3 1 主梁支撑钢梁及下吊环设计 主梁斜拉索 吊模的设计共在梁底部铺设 3层工 字钢( 如图4 、 5 所示 ) 。 自上而下第 1 层采用 I 1 8工 字钢,垂直于主梁方向布置,长度 1 7 m,横向间 距为 7 5 0n l n ,上部铺设建筑标准钢模板形成底模。 第 2层采用 2根 I
14、2 5 a 工字钢 ,作为主支撑 系统 ,横 向间距 1 3 8 4 m,两端与支 座焊 接,支座采 用 2 5 a 工字钢,长度 2 5 e m ( 支座与墙体预埋板焊接) ,第 3层采用 H W2 5 0 x 2 5 0工字钢 ,长度 2 2 m,纵 向间 距 2 0 m,垂直于第 2 层工字钢方向布置 ,下部 吊 环位置设 在该 道工字钢上 ,上、下 吊环形式相 同, 左右 吊环间距 1 8 4 m。 第 1 层工字钢与第 2层工字钢采用断焊连接 , 仅起固定作用;由于吊点设在第 3 层工字钢上,故 第 2层工字钢与第 3 层工字钢四周均采用满焊 ,焊 缝高度不低于 8 l n l n
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