三溪口船閘上閘首門機(jī)軌道梁支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)與施工

王進(jìn)波

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，云南?昆明?650217)

1 工程概況

三溪口船閘位于浙江省青田縣甌江河道右岸側(cè)，其左側(cè)與三溪口河床上水電站泄洪閘工程相鄰，右側(cè)通過(guò)右岸接頭壩與330國(guó)道岸坡相接,船閘設(shè)計(jì)通航船舶等級(jí)為500 t級(jí)，由上下游引航道、閘首、閘室等組成；船閘上閘首檢修閘門啟閉及工作閘門的檢修等需利用壩頂門機(jī)。船閘上閘首閘墩▽30.2 m高程布置有2條門機(jī)軌道梁，門機(jī)軌道梁長(zhǎng)度12.98 m，凈跨12 m，為變截面C30F50鋼筋混凝土T型梁結(jié)構(gòu)；門機(jī)軌道梁高1.8 m，梁腹寬750 mm,梁底寬1 250 mm，其翼緣板厚150～250 mm,寬3 400 mm[1]。

2 方案比選

針對(duì)上閘首門機(jī)軌道梁的特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件分別對(duì)滿堂腳手架支撐方案、疊合梁吊裝方案、現(xiàn)澆混凝土工字鋼組合平臺(tái)支撐方案進(jìn)行了研究比選。

2.1 滿堂腳手架支撐方案

在上閘首閘墩混凝土澆筑至▽20.6 m高程后，三溪口水電站已利用上閘首檢修閘門進(jìn)行了臨時(shí)擋水發(fā)電，上游門機(jī)軌道梁正下方的庫(kù)區(qū)水位已蓄水至▽18 m高程。水下基礎(chǔ)雜物較多，且水下腳手架縱橫向水平桿無(wú)法架設(shè)。下游門機(jī)軌道梁正下面閘室基礎(chǔ)高低不平，場(chǎng)地狹窄，腳手架搭設(shè)高度大，滿堂腳手架穩(wěn)定性難以保證。

2.2 疊合梁吊裝方案

先在制梁場(chǎng)將下部800 mm高的門機(jī)軌道梁預(yù)制完成后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)用塔機(jī)吊裝就位，后采用立?，F(xiàn)澆方式澆筑門機(jī)軌道梁剩余部分；而800 mm高的門機(jī)軌道梁重量已達(dá)22.78 t,超過(guò)了上閘首處現(xiàn)有的塔機(jī)最大起吊能力(12 t)。

2.3 現(xiàn)澆混凝土工字鋼組合平臺(tái)支撐方案

在上閘首閘墩墻體預(yù)埋支座，支座上架設(shè)工字鋼組合平臺(tái)，工字鋼頂鋪設(shè)槽鋼次梁及模板，門機(jī)軌道梁施工荷載通過(guò)工字鋼組合平臺(tái)傳遞到實(shí)體混凝土中。

綜上，門機(jī)軌道梁混凝土施工采用工字鋼組合平臺(tái)支撐方案更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況[2]。

3 支撐平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單根門機(jī)軌道梁重約60 t，按兩次澆筑成型，第一次先澆下部800 mm高，后再澆筑上部剩余部分門機(jī)軌道梁。

結(jié)合工地現(xiàn)有材料，支撐平臺(tái)主梁選用2根間距1 450 mm的I56a工字鋼，工字鋼間用[10槽鋼交叉相連；工字鋼頂鋪設(shè)[10槽鋼次梁，次梁間距750 mm。次梁以主梁為支座，軌道梁施工時(shí)所有荷載直接作用在次梁上，次梁所受荷載傳遞給主梁。主梁下設(shè)置I28a工字鋼的水平橫梁，水平橫梁下的支座預(yù)埋高程為▽28.8 m，其中埋入閘墩實(shí)體混凝土內(nèi)300 mm，外露200 mm(見(jiàn)圖1)。

4 支撐平臺(tái)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算

4.1 荷載取值

4.1.1 混凝土及鋼筋自重設(shè)計(jì)值

根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可知，800 mm高的門機(jī)軌道梁混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值為：

gk=[1.25×0.25+(1.25+0.75)×0.2×0.5+0.75×0.35]×24.5=18.99 kN/m2

則混凝土及鋼筋自重設(shè)計(jì)值：g=1.05×(18.99+2.94)=21.93 kN/m2

4.1.2 模板自重及施工荷載設(shè)計(jì)值

根據(jù)有關(guān)資料查知，模板自重及施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qk=4.0 kN/m2

則模板自重及施工荷載設(shè)計(jì)值：q=1.05×4=4.2 kN/m2

4.2 次梁受力驗(yàn)算

次梁為間距s=750 mm的[10槽鋼，根據(jù)有關(guān)資料查知，[10槽鋼的截面特性為：

A=12.74 cm2，ix=3.95 cm,Wx=39.7 cm3，rx=1.05

則次梁跨中彎矩為：

次梁抗拉強(qiáng)度：

滿足要求。

4.3 主梁受力驗(yàn)算

主要對(duì)I56a工字鋼主梁的抗拉強(qiáng)度及其剛度進(jìn)行驗(yàn)算。

4.3.1 主梁抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算

次梁傳遞到主梁上的支座反力：

將次梁傳遞到主梁上的支座反力簡(jiǎn)化，假定主梁承受的荷載為均布荷載，且次梁間距為750 mm[3]。

則主梁承受的均布荷載：q=14.29/0.75=19.05 kN/m

根據(jù)有關(guān)資料查知，I56a工字鋼主梁截面特性如下(考慮自重)：

A=135.44 cm2，ix=22 cm,Wx=2 340 cm3，rx=1.05，Ix=65 600 cm4，I56a工字鋼自重為1.04 kN/m。

主梁跨中最大彎矩：

主梁抗拉強(qiáng)度為:

抗拉強(qiáng)度滿足要求。

4.3.2 主梁剛度驗(yàn)算

剛度滿足要求。

4.4 支座抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

支座為單根長(zhǎng)500 m的I28a工字鋼，其中預(yù)埋閘墩混凝土內(nèi)300 mm，外露200 mm。根據(jù)有關(guān)資料查知，I28a工字鋼截面面積A=5 540.4 mm2。

支座反力：

支座抗剪強(qiáng)度：

支座抗剪強(qiáng)度滿足要求。

5 支撐平臺(tái)的制安與拆除

5.1 支撐平臺(tái)的制作

支撐平臺(tái)采用2根12 m長(zhǎng)的I56a工字鋼在金結(jié)加工廠拼裝組合而成。2根工字鋼的位置擺放正確后，采用[10槽鋼交叉斜撐把兩根工字鋼焊接在一起，共布置5個(gè)交叉斜撐，交叉斜撐間距3 m。I56a工字鋼組合平臺(tái)焊接完成后，在工字鋼組合平臺(tái)上鋪設(shè)單根長(zhǎng)2 000 mm的[10槽鋼次梁，次梁間距為750 mm，并與工字鋼組合平臺(tái)焊接牢固。

5.2 支座的預(yù)埋

按照設(shè)計(jì)要求的位置進(jìn)行支座安裝，支座表面應(yīng)水平，角相對(duì)高差應(yīng)<1 mm。支座安裝好后要及時(shí)檢查其安裝精度，支座位置嚴(yán)禁超高。支座處實(shí)體混凝土應(yīng)飽滿密實(shí)，混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后方可投入使用。為方便后期支架拆除，割除埋入實(shí)體混凝土處的鋼支座，在混凝土澆筑前沿鋼支座外圍緊貼模板預(yù)埋30 mm×30 mm的方木條[4]。

5.3 支撐平臺(tái)的安裝

工字鋼組合平臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸及焊縫質(zhì)量驗(yàn)收合格后方可起運(yùn)，在金結(jié)加工廠采用10 t行車吊裝上平板拖車，用鋼絲繩將其固定牢固后運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)，車輛行駛過(guò)程中應(yīng)低速、平穩(wěn)?，F(xiàn)場(chǎng)采用塔機(jī)直接吊裝到位，吊裝前在工字鋼組合平臺(tái)兩端要系2根繩索，便于施工人員在下面控制工字鋼組合平臺(tái)空中的姿態(tài)和位置。同時(shí)，為便于混凝土澆筑后工字鋼組合平臺(tái)的拆除，在工字鋼組合平臺(tái)與鋼支座間安裝1條I28工字鋼水平橫梁。

5.4 支撐平臺(tái)的拆除

在門機(jī)軌道梁上部混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，便可拆除支架系統(tǒng)。先松動(dòng)梁底的木楔子，拆除梁底模，使門機(jī)軌道梁與工字鋼組合平臺(tái)脫開；后用葫蘆將門機(jī)軌道梁下的工字鋼組合平臺(tái)沿水平橫梁方向拉出，由塔機(jī)直接吊出。最后，將鋼支座處預(yù)埋的30 mm×30 mm方木條拆除，并沿此凹槽將預(yù)埋的鋼支座割除，用環(huán)氧砂漿將鋼支座割除后留下的空洞修補(bǔ)好[5]。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)三溪口船閘上閘首門機(jī)軌道梁的成功實(shí)踐，表明該工字鋼組合平臺(tái)支撐體系設(shè)計(jì)科學(xué)、施工簡(jiǎn)單、安全可靠、拆卸方便，支撐平臺(tái)可重復(fù)使用，為其他類似工程的門機(jī)軌道梁支撐體系的設(shè)計(jì)與施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。