古學(xué)水電站進水口胸墻承重排架結(jié)構(gòu)受力計算

鄭宗權(quán)

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概述

古學(xué)水電站首部樞紐位于四川省得榮縣奔都鄉(xiāng)藏色橋上游1.52km處，上距得榮縣城12.8km，由左右岸擋水壩段及河床段泄洪沖砂建筑物組成。壩頂高程2273.00m，壩頂軸線長77.200m。進水口位于首部樞紐左岸，由攔污柵、清污機、快速閘門、混凝土胸墻和頂部啟閉機房等水工建筑物組成。

進水口胸墻位于引0+8.7m～引0+25.3m，底板設(shè)計高程2259.700m，空腔底部高程2265.300m，頂部面板高程2273.00m，底板～空腔底部設(shè)計高差5.6m。胸墻前端是半徑R=2m、后部設(shè)直徑1.2m的通氣孔，通氣孔內(nèi)設(shè)不銹鋼爬梯，引0+019.750m為快速門槽中心線，引0+25.3m接引水洞漸變段。胸墻C20混凝土工程量270.0m3，施工時采用滿堂承重排架澆筑。

2 承重排架結(jié)構(gòu)受力計算

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，通過合理利用現(xiàn)場地形及材料，便于安裝、拆除材料及轉(zhuǎn)運，采用φ48mm鋼管搭設(shè)承重排架。入倉采用泵機進行分層澆筑。承重排架布置如圖1所示。

2.1 排架結(jié)構(gòu)受力技術(shù)參數(shù)

圖1 排架結(jié)構(gòu)立面及平面示意

單排腳手架搭設(shè)高度為5.4m，立桿采用單立管，搭設(shè)尺寸為:立桿與墻中距離為0.5m，立桿的橫距為0.5m，大小橫桿的步距為0.5m(大橫桿在上，搭接在小橫桿上)，腳手架沿墻縱向長度為1.00m，采用的鋼管類型為φ48mm×6.0m;橫桿與立桿連接方式為單扣件，取扣件抗滑承載力系數(shù)為1.00;連墻件采用兩步三跨，豎向間距1m，水平間距1.5m，采用扣件連接，連墻件連接方式為單扣件。

2.2 活荷載技術(shù)參數(shù)

鋼模板及支架自重0.5kN/m2;澆混凝土自重2.5×1.0=2.5kN/m2;鋼筋自重0.3kN/m2;施工荷載2kN/m2;混凝土振搗產(chǎn)生荷載2kN/m2。

根據(jù)以上荷載取值，施工時采用混凝土泵機入倉，對于板荷載組合為:

上述荷載按最不利因數(shù)考慮，按規(guī)范取其最大值N=11.0kN/m2

施工均布活荷載標準值為11.000kN/m2，腳手架用途為結(jié)構(gòu)腳手架。

2.3 靜荷載技術(shù)參數(shù)

每m立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值為:0.1581kN/m2;腳手板自重標準值為0.35kN/m2;欄桿擋腳板自重標準值0.140kN/m2。

2.4 大橫桿強度、撓度驗算

按照《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130－2001)第5.2.4條規(guī)定，大橫桿按照三跨連續(xù)梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。將大橫桿上面的腳手板自重和施工活荷載作為均布荷載，可以計算出大橫桿的最大彎矩和變形，最后可計算大橫桿的最大彎曲應(yīng)力和最大撓度。

經(jīng)計算，大橫桿的最大彎曲應(yīng)力為σ=22.835N/mm2，小于大橫桿的抗壓強度設(shè)計值［f］=205N/mm2，滿足要求。大橫桿的最大撓度0.07mm，小于大橫桿的最大容許撓度500/150mm與10mm，滿足要求。

2.5 小橫桿強度、撓度驗算

根據(jù)JGJ130－2001第5.2.4條規(guī)定，小橫桿按照簡支梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計算值作為小橫桿集中荷載，可計算在最不利荷載布置下小橫桿的最大彎矩和變形，最后可計算出小橫桿的最大彎曲應(yīng)力和最大撓度。

經(jīng)計算，小橫桿的最大彎曲應(yīng)力σ=49.509N/mm2，小于小橫桿的抗壓強度設(shè)計值205N/mm2，滿足要求。小橫桿的最大撓度為0.15mm，小于小橫桿的最大容許撓度500/150=3.333與10mm，滿足要求。

2.6 扣件抗滑力計算

按規(guī)范表5.1.7，直角、旋轉(zhuǎn)單扣件承載力取值為8.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)1.00，該工程實際的旋轉(zhuǎn)單扣件承載力取值為8.00kN。

經(jīng)計算，縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力R＜8.00kN，滿足要求。

2.7 腳手架立桿的穩(wěn)定性驗算

立桿的穩(wěn)定性計算分不考慮風荷載和考慮風荷載兩種情況進行。

考慮風荷載時，σ=3305.354/(0.793×489)+3529.837/5080=9.219N/mm2，小于立桿的抗壓強度設(shè)計值［f］=205N/mm2，滿足要求。

2.8 立桿最大搭設(shè)高度計算

按《規(guī)范》5.3.6條，不考慮風荷載時，采用單立管的敞開式、全封閉和半封閉的腳手架可搭設(shè)高度按照下式計算:

考慮風荷載時，采用單立管的敞開式、全封閉和半封閉的腳手架可搭設(shè)高度按照下式計算:

2.9 立桿的地基承載力計算

立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力應(yīng)滿足p≤fg，fg為地基承載力設(shè)計值，等于160kPa。經(jīng)計算，，故地基承載力滿足要求。

3 結(jié)語

通過對進水口胸墻承重排架計算分析，在澆筑施工過程的荷載現(xiàn)場驗證說明，當采用單排腳手架、搭設(shè)高度為5.4m、立桿與邊墻中距離為0.5m、立桿的橫距為0.5m、大小橫桿的步距為0.5m、豎向間距1m、水平間距1.5m、采用扣件連接;進水口胸墻寬5.6m、長是引0+16.6m～引0+25.3m、混凝土澆筑高度為2m時，能滿足結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)要求。