吉布洛水電站廠房橋機梁吊模桁架設計及施工

【摘要】本文介紹了吊模桁架在吉布洛水電站廠房橋機梁的施工情況，對廠房橋機梁無外支撐吊模桁架的施工原理、結(jié)構(gòu)設計及施工工藝等均做了比較詳細的描述，對今后同類工程發(fā)電廠房鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁施工具有較高的參考價值。

【關鍵詞】吉布洛水電站；廠房橋機梁；吊模桁架；設計及施工

吉布洛水電站主廠房廠內(nèi)橋機梁為鋼筋混凝土倒“T”型現(xiàn)澆梁，梁高1.2m，其中腹板寬0.4m、高0.95m，翼板高0.25m、寬0.9m，長度5.88m。本工程橋機梁采用吊模桁架技術進行施工，從而節(jié)省了大量的鋼材、木材，加快了施工進度，實現(xiàn)了快速、高效施工，保證了混凝土施工質(zhì)量。

1.吊模施工方案的提出

吉布洛水電站發(fā)電廠房是半地下式廠房，廠內(nèi)橋機梁受起吊場地的限制難以采用預制吊裝的方法施工，是本工程施工難度最大的部位之一。

2.吊裝法優(yōu)化設計

2.1設計原理

吊模結(jié)構(gòu)的設計原理是在梁的內(nèi)部制作數(shù)榀組合桁架來承受梁的所有荷載，通過計算將橋機梁部分配筋替代桁架的部分桿件，且梁模板底部無需支立豎向支撐，在混凝土澆筑時將桁架一同澆注在梁體混凝土內(nèi)。

2.2橋機梁吊模布置型式

吊模型式采用輕型桁架作為吊模的承重構(gòu)件，將模板和縱向圍檁及模板拉桿固定懸掛在桁架下方，同時考慮到橋機梁腹板寬度較小及翼板厚度較薄，且內(nèi)部鋼筋密集的特點，為減少鋼筋和桁架之間的干擾，首先利用橋機梁底部的主筋作為桁架的下弦桿。由于梁底主筋長度為5.78m，因此，確定桁架的長度與梁底主筋相同為5.78m。

桁架的高度與桁架長度有關，除考慮斜腹桿及豎腹桿的受力情況和受壓穩(wěn)定以外，還會影響到桁架整體的穩(wěn)定性。因此，按照通常桁架高度為桁架長度的1/8～1/12取值，該桁架的可選高度在0.48～0.72m之間。

桁架形式見下圖：

2.3吊模桁架設計

鋼桁架是工程中經(jīng)常采用的基本受力構(gòu)件，它和實腹式桁架相比較主要有以下特點：以弦桿代替梁的翼緣和以腹桿代替梁的腹板。而在各節(jié)點上將腹桿用節(jié)點板與弦桿相聯(lián)。由于平面桁架整體受彎，并且各桿主要受軸心拉力和壓力，應力沿截面分部均勻，能充分利用材料，且結(jié)構(gòu)較輕。

2.3.1設計荷載。吊模桁架主要承受的荷載有橋機梁自重、吊模模板重量、桁架自重、施工時人員設備等所產(chǎn)生的施工活荷載，由于橋機梁混凝土方量較小，施工及澆注時間較短，因此暫不考慮風荷載等因素。各荷載取值見下表匯總所示。

2.3.2桁架的布置。由于橋機梁翼板高度只有0.25m，不適合在其內(nèi)部安裝桁架，而且每側(cè)翼板只比腹板寬出0.25m，很容易將翼板底部的支撐與腹板底部支撐相結(jié)合，因此只需將桁架安裝在橋機梁腹板內(nèi)即可。腹板寬度0.4m，且腹板內(nèi)鋼筋較密集，因此桁架榀數(shù)為2榀，其各桿件受力情況見下表所示。

桁架的跨度L取決于橋機梁的跨度及滿足桁架支座加固點的要求，考慮到桁架理想高度，以公式H=（1/12～1/8）L要求為取值的基礎，由于下弦桿取代了原設計頂梁下部的受拉主筋，其尺寸選擇還應滿足鋼筋接頭要求，同時考慮施工方便，選擇桁架高度為72cm。

由于桁架主要承受均布荷載，因此桁架腹桿系選用斜腹式布置。采用斜腹式腹桿可充分利用鋼筋抗拉強度高的特性，使用較長的斜桿受拉，較短的豎桿受壓，并且節(jié)點尺寸相同便于加工。

斜桿的傾角度對基本內(nèi)力和節(jié)點板尺寸影響較大，一般選用30°～60°左右，考慮到方便定型鋼模板的鋪設，取節(jié)間長度為72cm，斜桿的傾角為45°。

2.3.3桁架桿內(nèi)力計算。桁架的內(nèi)力計算可采用節(jié)點法進行計算，也可以使用平面桁架通用程序進行計算。由于該桁架節(jié)點較少，又為對稱結(jié)構(gòu)，對稱點的內(nèi)力相同，只需計算一半桁架的內(nèi)力，故使用節(jié)點法進行內(nèi)力計算，同時使用平面桁架內(nèi)力計算軟件進行了校核，結(jié)果如下表。

2.3.4桿件計算長度確定。經(jīng)對桿件內(nèi)力分析，依實際約束情況，選用不同的計算長度，見下表。

2.3.5桿件截面選擇。在桁架桿件系中，對受拉桿件、下弦桿、斜腹拉桿進行計算。為減少桁架制作材料、減輕桁架自重，決定利用設計配筋。經(jīng)與設計人員協(xié)商，同意使用梁底最外層設計配筋（φ28）作為桁架下弦桿，上弦桿、豎腹桿的內(nèi)力為軸向壓力。

受拉及受壓桿件的截面面積分別按照公式A≥N/[δ]和A≥N/φ[δ]進行計算，并通過計算結(jié)果選定桿件的截面如下表。

2.3.6節(jié)點設計

2.3.6.1焊縫長度計算。按照相關規(guī)范計算，最終確定上、下弦桿焊縫長度不小于22cm，斜、豎腹桿焊縫長度不小于14cm。各桿件均沿弦桿兩側(cè)焊飽滿。

2.3.6.2節(jié)點板計算。根據(jù)焊縫長度要求及各桿件的位置擺放關系和最小間距，確定節(jié)點板平面尺寸為0.13×0.13m，下弦桿中間處節(jié)點板尺寸為0.22×0.13m。

因此結(jié)合各桿件受力大小及現(xiàn)場材料實際情況，經(jīng)計算確定節(jié)點板厚度為10mm厚鋼板。

2.3.7桁架整體撓度驗算。按照《起重機設計規(guī)范》及混凝土變形要求，取其中偏于安全的數(shù)值，確定允許撓度為：L/500=1.32cm。桁架撓度按照公式f=Ni×Ni×Li/（E×Ai）≤[f]進行計算。

計算結(jié)果為：f=1.033cm<[f]=1.32cm，符合設計和規(guī)范要求。

2.4桁架的側(cè)向連接

兩榀桁架單獨制作完成，經(jīng)驗收滿足要求后，進行桁架組裝，將桁架的節(jié)點板放置在外側(cè)。兩榀桁架之間采用由φ25鋼筋制成的U形連接件焊接連接，在桁架長度范圍內(nèi)，上部采用5個連接件沿豎腹桿位置間隔布置，下部在除兩端支座處以外的所有豎腹桿處布置7個連接件，共計12個，上部連接件之間距離1.44m，下部連接件之間距離0.72m。

3.施工要點體會

3.1嚴格控制制作、運輸、安裝質(zhì)量

由于鋼筋焊接車間距工地較遠，運輸可能會有變形的現(xiàn)象。因此，在運輸過程中，應小心裝卸，避免在運輸過程中桁架產(chǎn)生不必要的變形。

在吊裝前，計算確定吊點，選用合理的吊裝方式，保證吊模結(jié)構(gòu)在吊裝過程中不發(fā)生變形。吊運、安裝時均應嚴格按技術要求，檢查桁架立面不垂直度和其余配筋的平直度及節(jié)點焊縫質(zhì)量。

3.2合理的混凝土施工程序

采用人工平倉振搗，鋪料厚度控制在30cm左右，做到隨澆筑隨平倉。由于梁內(nèi)的設計配筋和桁架的鋼筋密集，振搗多為不便，在施工前應加強相應施工工種的責任心教育并進行現(xiàn)場技術交底，確?；炷吝M料均勻、振搗密實。

4.結(jié)束語

吉布洛水電站廠內(nèi)橋機梁成功采用的無外支撐立模的桁架吊模澆筑混凝土施工技術，實現(xiàn)省工、省料、省時、施工方便、安全可靠的目的。同時，鋼筋、模板和桁架可以提前制作安裝，不占用工程的直線工期，模板可早期拆除，減少模板占用時間，大大加快了施工進度。這些，都給施工帶來了相當可觀的效益?？蓮V泛用于水利水電、工民建、港口、碼頭等工程的大型厚板、梁施工中，具有廣闊的推廣前景。