摘要：臨江聚寶電站溢洪道的交通橋、工作橋。交通橋主梁斷面尺寸寬×高=0.35×0.8m。工作橋主梁斷面尺寸寬×高=0.35×0.8m。橋身跨度均為10m，在施工中利用焊制的相型梁。Ⅰ22a、[10做成簡(jiǎn)易桁架，成本低、安全施工。本文論述了支承桁架的原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工方法及施工體會(huì)，對(duì)今后類(lèi)似鋼筋砼施工提供參考。

關(guān)鍵詞：溢洪道 交通橋及工作橋 主梁 橋面 相型梁

1． 前言

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(kù)為本河段多級(jí)開(kāi)發(fā)的“龍頭”水庫(kù)，是一座以發(fā)電、防洪為主的綜合利用水利樞紐。水庫(kù)總庫(kù)容5700萬(wàn)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(jiàn)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(gòu)買(mǎi)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(gòu)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(guò)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(jiàn)表1、表2

交通橋荷載表1

序號(hào)

名稱(chēng)

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

序號(hào)

名稱(chēng)

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=52 t， 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>13故驗(yàn)算整體穩(wěn)定用

Mmax/(Ψb×Wx)

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<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=0.5 ηb=0.8×(2×αb-1)=0

代入式（2）得Ψb=1.1434>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>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> Mmax/（ψb×f）=302.2cm3

材料選擇Ⅰ22aWx=309 cm3，Ix=3400 cm4

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<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(jiàn)圖7

桁架示意圖7

4.布置及材料用量表

4.1布置

布置見(jiàn)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

編號(hào)

名稱(chēng)

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(guò)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(zhuān)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>