聚寶水電站座落于吉林省臨江縣境內(nèi)，位于鴨綠江右岸五道溝河的中游。該水庫為本河段多級(jí)開發(fā)的“龍頭”水庫，是一座以發(fā)電、防洪為主的綜合利用水利樞紐。水庫總庫容5700萬m3，電站總裝機(jī)量18Mw。溢洪道位于左岸，系岸坡式溢洪道。閘室設(shè)兩孔，孔寬10m。交通橋、工作橋斷面詳見下圖：
圖1交通橋斷面圖
圖2工作橋斷面圖
交通橋、工作橋的跨度為10m
2． 簡(jiǎn)易支承施工的設(shè)想
溢洪道的交通橋與工作橋跨度均為10m，重量大（交通橋40.6t，工作橋33t），橋面高距地面20米以上，整體性強(qiáng)，施工難度大，利用現(xiàn)有的設(shè)備采用預(yù)制主梁吊裝的方法很困難。加上當(dāng)時(shí)資金緊張，采用購買型鋼做支承即不經(jīng)濟(jì)也不方便。施工中考慮到利用現(xiàn)有焊制工字鋼梁（圖3），再購進(jìn)一定的型鋼做成簡(jiǎn)易支承承重。
根據(jù)樞紐工程總體進(jìn)度計(jì)劃要求，采用常規(guī)的下部支承施工，施工前首先經(jīng)過周密的計(jì)算，然后對(duì)原焊制工字鋼梁檢測(cè)，加長(zhǎng)腹板，加固翼緣板。施工中降低難度，保證工期，減少用材，保證橋梁施工的安全和質(zhì)量。實(shí)踐中獲得了成功，保證了工期。
圖3工字鋼梁斷面
3． 設(shè)計(jì)
3.1原理
利用現(xiàn)有的焊制Ⅰ100相型梁，增加適當(dāng)?shù)蘑?2a、[10做成簡(jiǎn)易的支承小桁架，承受橋身和模板的重量，實(shí)現(xiàn)交通橋、工作橋的砼澆筑。
3.2支承承重設(shè)計(jì)
3.2.1設(shè)計(jì)荷載
詳見表1、表2
交通橋荷載表1
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序號(hào) |
名稱 |
取值標(biāo)準(zhǔn) |
計(jì)算結(jié)果 |
|
G1 |
橋自重 |
2.5t/m3 |
40.6t |
|
G2 |
Ⅰ100自重 |
7.8t/m3 |
2.18t |
|
G3 |
模板及其他荷載 |
0.92t/m3 |
9.22t |
|
Σ=G1+ G2+ G3 |
組合值 |
52t |
工作橋荷載表2
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序號(hào) |
名稱 |
取值標(biāo)準(zhǔn) |
計(jì)算結(jié)果 |
|
G1 |
橋自重 |
2.5t/m3 |
33t |
|
G2 |
Ⅰ100自重 |
7.8t/m3 |
2.18t |
|
G3 |
模板及其他荷載 |
0.92t/m3 |
9.22t |
|
Σ=G1+ G2+ G3 |
組合值 |
44.4t |
由以上兩個(gè)表可知,交通橋組合荷載為52t，工作橋組合荷載為44.4t，取最大值52t計(jì)算。
3.2.2基本尺寸
橋身L=1000cm,b=30cm,G=52t, ⅠA=138.4cm,t1=1cm,t2=0.8cm,h=100cm, h1=98cm。
3.2.3計(jì)算
計(jì)算依據(jù)《水工鋼結(jié)構(gòu)》。
3.2.3.1支承梁的計(jì)算
q=G/2L=2.6t/m
M=1/8qL2=32.5t.m
因L/b=1000/30=33.3%26gt;13故驗(yàn)算整體穩(wěn)定用
Mmax/(Ψb×Wx)%26lt;f=21.5KN/cm2(1)
計(jì)算整體穩(wěn)定用:
Ψb=βb×4320/(λy2)×(A×H)/(Wx) ×[(1+(λy×t)/（4.4×h）)1/2+ηb] ×235/fy(2)
ζ=（L1×t1）/（b1×h）=0.33%26lt;2.0
查附表六表達(dá)式得
βb=0.69+0.13ζ=0.7342
A=138.4cm2
Ix=2×b×t1×(h`/2)2+t2×h`3/12=206806.13cm4
Iy≈2×t1×b3/12=4500cm4
Wx=Ix/A=1494.3
iy=(Iy/A)1/2=5.7cm
λy=L/iy=175.37
αb=0.5ηb=0.8×(2×αb-1)=0
代入式（2）得Ψb=1.1434%26gt;0.6
ψb取值1
驗(yàn)算整體穩(wěn)定性代入式(1)
Mmax/(ψb×Wx)=21.5KN/cm2(不安全)
3.2.3.2斜支承選擇
選擇如下圖4布置
圖4
驗(yàn)算相型梁
Mmax=1/8qL′2=1/8×2.6×(10-4)2=11.7T.m
代入式（1）Mmax/（ψb×Wx）=7.83KN/cm2∠21.5KN/cm2（安全）
驗(yàn)算斜支承I22材料簡(jiǎn)易受力如圖5
N=T/sin45о=18.385T
N=δ×A
A≥N/δ=85.51mm2
AⅠ22=4200mm2%26gt;85.51(安全)
為了保證斜支撐的強(qiáng)度內(nèi)部設(shè)置如
圖表兩個(gè)斜拉撐材料用[10
3.2.3.3相型梁搭接處應(yīng)力的計(jì)算材料的選擇及搭焊尺寸的計(jì)算
焊縫計(jì)算
hf≥1.5t1/2=4.74mm 選擇hf=5.5mm
搭焊長(zhǎng)度8×hf≤Lw≤60×hf即44mm≤Lw≤330mm
Lw選擇選擇300mm
由于相型梁長(zhǎng)9.6m，預(yù)埋工字鋼外露長(zhǎng)度L`=0.2+ Lw=0.5m
埋深及選用材料的計(jì)算與選擇
Mmax=N×L`=6.5T.m
ψb=1
Wx%26gt;Mmax/（ψb×f）=302.2cm3
材料選擇Ⅰ22a Wx=309 cm3,Ix=3400cm4
彎應(yīng)力強(qiáng)度校核代入公式(1)
Mmax/Wmin=(6.5×10×100×11)/3400=21.02KN/cm2%26lt;21.5KN/cm2(安全)
埋深計(jì)算
假設(shè)兩根Φ18圓鋼焊接到主筋上(附受力圖6)
圖6
2×3.14×(18/2)2×215÷1000×L≥13×10×0.5
L≥0.594m
埋深選擇1m深
3.2.3.3相型梁吊環(huán)
吊環(huán)選四個(gè) n=6
K≥4選K=5
G=1.2t fy=21.5KN/cm2
則As=K×G/(n×fy)=46.5mm2
d=((4×As)/3.14)1/2=7.7mm
d`≥d所以材選φ16的圓鋼即可。
3.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)
施工中考慮到相型梁和I22a搭焊位置有可能存在偏差,以及預(yù)埋件和主梁中心線有偏差,造成偏心.因此在兩個(gè)相型梁之間設(shè)五道斜拉小桁架,使兩個(gè)相型梁構(gòu)成箱子的形狀,保證穩(wěn)定.小桁架見圖7
桁架示意圖7
4.布置及材料用量表
4.1布置
布置見圖8、圖9、圖10
交通橋支承布置圖 圖8工作橋支承布置圖 圖9
布置側(cè)視圖 圖10
4.2材料
材料用量表3
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編號(hào) |
名稱 |
規(guī)格 |
單位 |
數(shù)量 |
|
1 |
10×10方木 |
10×10×350cm |
根 |
100 |
|
2 |
2cm硬札木楔子 |
2×13×5cm |
m3 |
0.052 |
|
3 |
相型梁 |
I100 960cm |
根 |
2 |
|
4 |
鋼板 |
1×40×40cm |
塊 |
16 |
|
5 |
18鋼筋 |
110cm |
根 |
32 |
|
6 |
I22a |
290cm |
根 |
4 |
|
7 |
I22a |
150cm |
根 |
16 |
|
8 |
[10 |
100cm |
根 |
4 |
|
9 |
[10 |
150cm |
根 |
4 |
|
10 |
[10 |
245cm |
根 |
10 |
|
11 |
∠5 |
265cm |
根 |
10 |
|
12 |
φ16吊環(huán) |
Ω60cm |
個(gè) |
8 |
5.相型梁的檢測(cè)與補(bǔ)強(qiáng)
經(jīng)檢測(cè),工地相型梁長(zhǎng)度僅7.5m長(zhǎng),且有個(gè)別地方脫焊、筋板有變形、中間有裂口。
5.1相型梁加長(zhǎng)
利用工地1cm厚的鋼板焊接加長(zhǎng)相型梁，45°斜坡口焊。焊縫0.8cm，焊長(zhǎng)取1.5m。經(jīng)檢測(cè)焊接強(qiáng)度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。
5.2補(bǔ)強(qiáng)
針對(duì)個(gè)別脫焊的部位重新補(bǔ)焊，筋板紐曲的部位再加一塊筋板。
在斜支撐和相型梁的節(jié)點(diǎn)處，用1cm厚的鋼板加兩個(gè)15cm寬的筋板。
在[10和腹板焊接的地方，加焊鋼板，避免因焊接導(dǎo)致腹板的強(qiáng)度降低。
6施工要點(diǎn)體會(huì)
6.1預(yù)埋件的跟蹤與控制
預(yù)埋I22a和鋼板直接影響相型粱的位置和受力，進(jìn)一步影響混泥土的澆筑安全。因此在施工中測(cè)量定位，閘墩澆筑到那個(gè)部位后及時(shí)檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)I22a預(yù)埋件與主粱中心線偏差為1cm。施工中為了保證安全，在相反的方向配φ20圓鋼直接在螺栓桿上。
6.2相型粱吊裝
由于垂直運(yùn)輸工具只有1方吊，在吊裝的過程中直接定位很難，在焊接時(shí)，相型粱的中心線和預(yù)埋件的中心線直接影響支撐受力。吊裝時(shí)誤差越小，扭轉(zhuǎn)半徑越小支撐越安全。吊裝時(shí)反復(fù)調(diào)試，誤差控制在5mm內(nèi)。
6.3混凝土澆注的跟蹤檢測(cè)
為了確保施工順利，有關(guān)設(shè)計(jì)、制作及施工技術(shù)負(fù)責(zé)人員均到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，安排專職人員在施工前設(shè)四個(gè)參照目標(biāo)觀標(biāo)點(diǎn)。施工證明支撐結(jié)構(gòu)合理，實(shí)測(cè)橋梁撓度依次為：5mm、6mm、4mm、7mm，在設(shè)計(jì)允許的撓度范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。
7總結(jié)
在施工中利用現(xiàn)有的型鋼，經(jīng)周密的計(jì)算和補(bǔ)強(qiáng)，配置適當(dāng)?shù)男弯摚〉昧耸┕ぐ踩谋Ｕ稀?/P>
