溢洪道交通橋、工作橋簡易支承施工的設計與應用
韓曉凌
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做成簡易桁架，成本低、安全施工。本文論述了支承桁架的原理、結構設計和現場施工方法及施工體會，對今后類似鋼筋砼施工提供參考。
關鍵詞：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，位于鴨綠江右岸五道溝河的中游。該水庫為本河段多級開發的“龍頭”水庫，是一座以發電、防洪為主的綜合利用水利樞紐。水庫總庫容5700萬m3，電站總裝機量18Mw。溢洪道位于左岸，系岸坡式溢洪道。閘室設兩孔，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． 簡易支承施工的設想
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，施工難度大，利用現有的設備采用預制主梁吊裝的方法很困難。加上當時資金緊張，采用購買型鋼做支承即不經濟也不方便。施工中考慮到利用現有焊制工字鋼梁（圖3），再購進一定的型鋼做成簡易支承承重。
根據樞紐工程總體進度計劃要求，采用常規的下部支承施工，施工前首先經過周密的計算，然后對原焊制工字鋼梁檢測，加長腹板，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量。實踐中獲得了成功，保證了工期。
圖3工字鋼梁斷面
3． 設計
3.1原理
利用現有的焊制Ⅰ100相型梁，增加適當的Ⅰ22a、[10做成簡易的支承小桁架，承受橋身和模板的重量，實現交通橋、工作橋的砼澆筑。
3.2支承承重設計
3.2.1設計荷載
詳見表1、表2
交通橋荷載表1
序號
名稱
取值標準
計算結果
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
名稱
取值標準
計算結果
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計算
計算依據《水工鋼結構》。
3.2.3.1支承梁的計算
q=G/2L=2.6t/m
M=1/8qL2=32.5t.m
因L/b=1000/30=33.3>13故驗算整體穩定用
Mmax/(Ψb×Wx) 計算整體穩定用: 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 驗算整體穩定性代入式(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） 驗算斜支承I22材料簡易受力如圖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度內部設置如 圖表兩個斜拉撐材料用[10 3.2.3.3相型梁搭接處應力的計算材料的選擇及搭焊尺寸的計算 焊縫計算 hf≥1.5t1/2=4.74mm 選擇hf=5.5mm 搭焊長度8×hf≤Lw≤60×hf即44mm≤Lw≤330mm Lw選擇選擇300mm 由于相型梁長9.6m，預埋工字鋼外露長度L`=0.2+ Lw=0.5m 埋深及選用材料的計算與選擇 Mmax=N×L`=6.5T.m ψb=1 Wx> Mmax/（ψb×f）=302.2cm3 材料選擇Ⅰ22aWx=309 cm3，Ix=3400 cm4 彎應力強度校核代入公式(1) Mmax/Wmin=(6.5×10×100×11)/3400=21.02KN/cm2<21.5KN/cm2(安全) 埋深計算 假設兩根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 吊環選四個 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內部結構加強 施工中考慮到相型梁和I22a搭焊位置有可能存在偏差，以及預埋件和主梁中心線有偏差，造成偏心.因此在兩個相型梁之間設五道斜拉小桁架，使兩個相型梁構成箱子的形狀，保證穩定.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 布置側視圖 圖10 4.2材料 材料用量表3 編號 名稱 規格 單位 數量 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 Ω60cm 個 8 5.相型梁的檢測與補強 經檢測，工地相型梁長度僅7.5m長，且有個別地方脫焊、筋板有變形、中間有裂口。 5.1相型梁加長 利用工地1cm厚的鋼板焊接加長相型梁，45°斜坡口焊。焊縫0.8cm，焊長取1.5m。經檢測焊接強度達到質量標準的要求。 5.2補強 針對個別脫焊的部位重新補焊，筋板紐曲的部位再加一塊筋板。 在斜支撐和相型梁的節點處，用1cm厚的鋼板加兩個15cm寬的筋板。 在[10和腹板焊接的地方，加焊鋼板，避免因焊接導致腹板的強度降低。 6施工要點體會 6.1預埋件的跟蹤與控制 預埋I22a和鋼板直接影響相型粱的位置和受力，進一步影響混泥土的澆筑安全。因此在施工中測量定位，閘墩澆筑到那個部位后及時檢測。經檢測I22a預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，相型粱的中心線和預埋件的中心線直接影響支撐受力。吊裝時誤差越小，扭轉半徑越小支撐越安全。吊裝時反復調試，誤差控制在5mm內。 6.3混凝土澆注的跟蹤檢測 為了確保施工順利，有關設計、制作及施工技術負責人員均到現場指導，安排專職人員在施工前設四個參照目標觀標點。施工證明支撐結構合理，實測橋梁撓度依次為：5mm、6mm、4mm、7mm，在設計允許的撓度范圍內，符合設計要求。 7總結 在施工中利用現有的型鋼，經周密的計算和補強，配置適當的型鋼，取得了施工安全的保障。
