构皮滩第三级升船机塔柱顶板支撑系统设计与应用.pdf
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1、DOI:1016617/jcnki11-5543/TK20240306工程设计构皮滩第三级升船机塔柱顶板支撑系统设计与应用王小华(中国水利水电第十六工程局有限公司,福建 福州 350003)【摘 要】构皮滩水电站第三级垂直升船机是国内外规模最大的卷扬垂直提升下水式升船机,塔柱顶板具有施工高度大、跨度大、结构体型复杂、安全风险大等施工特点,采用的支撑结构体系,是保证塔柱顶板高质量、安全施工的关键。文章对构皮滩水电站第三级升船机塔柱顶板支撑系统的设计与应用进行了介绍,供类似工程施工参考。【关键词】构皮滩;升船机;塔柱顶板;支撑系统中图分类号:TV642 文献标识码:B 文章编号:1673-8241
2、(2024)03-026-06Design and Application of the Top Plate Support System for theThird-Stage Ship Lift Tower at GoupitanWANG Xiaohua(Sinohydro Bureau 16 Co,Ltd,Fuzhou 350003,China)收稿日期:2023-10-31作者简介:王小华(1975),男,本科,高级工程师,从事水利水电工程施工技术管理工作。Abstract:The third-stage vertical ship lift at Goupitan Hydropower
3、 Station is the largest hoisting vertical submersible shiplift in terms of scale both domestically and internationally.The towers top plate features significant constructioncharacteristics,including a large construction height,wide span,complex structural configuration,and high safety risks.The supp
4、ort structure system employed is crucial for ensuring the high-quality and safe construction of the towers top plate.This paper provides an introduction to the design and application of the top plate support system for the third-stage ship lifttower at Goupitan Hydropower Station,serving as a refere
5、nce for similar construction projects.Key words:Goupitan;ship lift;tower top plate;support system 构皮滩水电站第三级升船机是国内外规模最大的卷扬垂直提升下水式升船机,为薄壁钢筋混凝土结构。左右塔柱在高程 520 5m 由净跨 18m 梁板结构连接形成船厢室。塔柱顶板厚为 200cm 和 60cm,左、右侧悬挑梁尺寸为 4 2m0 8m1 0m/3 2m(悬挑长度宽度外端头高/支座处高,下同),各悬挑梁端62部设 0 4m0 8m(宽度高度)梁连接,悬挑部位板厚 20cm,下游方向悬挑梁尺寸为 5
6、0m1 2m3 3m/7 3m,各悬挑梁端部设 1 0m3 3m(宽度高度)梁连接,悬挑部位板厚 20cm。中间船厢室 18m 梁板结构设 12 根主梁,主梁尺寸为 18 0m1 0m2 5m/3 3m(跨度宽度中部高度/两侧高度),两主梁之间设 4 根次梁,次梁尺寸为 0 8m1 6m(宽度高度),板厚 60cm,板在不同位置设有绳孔及吊物孔。1 支撑系统设计1 1 船厢室顶板支撑方案根据船厢室顶板结构图,主梁最大梁高 3 3m、宽 1 0m,净跨 18 0m,次梁高 1 6m、宽 0 8m,净跨7 325 7 925m,板厚 60cm。船厢室顶板与底板高差达 93m,如采用满堂钢管架支撑系
7、统,钢管及扣件用量大,且施工时间长、安全风险大。通过方案比选,确定采用贝雷架支撑方案。该方案在塔柱墙体内预埋I25a 工字钢支座(埋入墙体 95cm、外露 25cm),以便架设贝雷架,贝雷架上部搭设钢管排架作为混凝土浇筑的支撑系统。为保证贝雷桁架的整体受力,同时便于安装和拆除,将主、次梁贝雷架设置在同一高程。每榀贝雷架由 5 个标准节(长 3m)与 1 个非标准节(长 2 9m)组成,主梁采用 1 组 4 榀贝雷架(间距为 45cm),次梁、楼板采用 1 组 3 榀贝雷架(间距 45cm),每跨设 4 组;贝雷架横向分别采用45cm、90cm 标准支撑架进行连接,以确保贝雷架横向稳定。各组贝雷
8、架采用505 角钢连接上下弦杆,确保桁架整体受力与稳定1(见图 1、图 2)。图 1 船厢室高程 520 5m 梁板贝雷桁架立面布置(尺寸单位:cm)图 2 船厢室高程 520 5m 梁板贝雷桁架剖面布置(尺寸单位:cm)72工程设计Engineering Design 所有主梁、次梁、楼板施工荷载经钢管排架、贝雷架传递至塔柱两侧墙体预埋支座及塔柱墙体。为预防工字钢预埋时产生偏差,在工字钢支座上横放一根I20a 工字钢,该横向工字钢与工字钢支座焊接牢固,在贝雷桁架支承位置采用 32 钢筋与该工字钢上下翼板焊接以增加翼板承压力(见图 3),同时所有工字钢支座翼板中心采用 32 钢筋进行焊接,以增
9、强工字钢支座的整体稳定性。图 3 标准桁架端部固定立面(尺寸单位:cm)图 4 主梁桁架端部固定立面(尺寸单位:cm)为保证贝雷桁架侧向稳定性,塔柱墙体上预埋两排 14 拉筋(埋入墙体 50cm、外露 20cm),配505 角钢以固定贝雷架,贝雷架上方预埋一排 18 拉筋(埋入墙体 70cm、外露 20cm),与桁架下部加强弦杆插销孔内 36 短钢筋两端进行焊接,以增加贝雷架的抗剪能力(见图 4、图 5)。图 5 纵向工字钢加固立面、剖面(单位:cm)贝雷架安装完成后,在贝雷架上搭设钢管排架以便进行梁板模板安装,钢管排架采用 483 5mm 钢管搭设。经计算,并根据 建筑施工扣件式钢管脚手架安
10、全技术规范(JGJ 1302011)有关构造要求,塔柱顶部梁板支撑钢管排架间距、步距为:楼板(厚2m)为 0 5m 0 5m 1 0m、楼 板(厚 0 6m)为1 0m1 0m1 5m、次梁为 0 45m1 0m1 0m、主梁为 0 45m0 5m1 0m。各施工区内所有钢管架采用钢管连成整体,上下游侧搭设剪刀撑,左右方向与墙体顶紧,钢管与贝雷梁间连接可靠(见图 6)。82工程设计Engineering Design图 6 船厢室高程 520 5m 梁板钢管排架立面布置(尺寸单位:cm)1 2 左右塔柱封顶楼板支撑方案左右塔柱在高程 520 5m 封顶,楼板厚有 200cm和 60cm 两种,
11、每个井筒的支撑范围为(7 325 7 925)m7 6m(长宽),支撑高度为 10 4m 和9m。塔柱内封顶混凝土采用钢管排架作为承重支撑,经计算塔柱内部梁板支撑钢管排架间距、步距为:楼板(厚 2m)为 0 5m0 5m1 0m、楼板(厚 0 6m)为 1 5m1 5m1 5m2。钢管排架采用钢管连成整体,水平横杆与四周墙体顶紧,钢管排架顶部受力横杆采用双扣件同时受力,以防单扣件滑移造成楼板混凝土下沉变形。塔柱内遇孔洞及悬挑板位置,无法直接搭设立管时架设工字钢以完成立管安装。1 3 塔柱左右侧悬挑梁板支撑方案根据塔柱左右侧悬挑梁板结构特点,采用钢管斜撑于大型钢模的横向胁板之间,钢模板低于拟浇筑
12、悬挑梁板两个浇筑层。钢管排架支撑点与钢模板焊接牢固,垂直于墙面的横杆与钢模板焊接,平行于墙面的横杆全部连接成整体并在悬挑梁上下游方向设剪刀撑。1 4 塔柱下游侧悬挑梁板支撑方案塔柱下游方向悬挑达 5 0m,悬挑梁板与外侧主梁结构尺寸较大,施工荷载较大。因此在悬挑梁底部采用三角钢架与塔柱埋件进行焊接,利用三角钢架承受悬挑梁及梁板荷载。经计算,在 4 根悬挑梁下方分别设置一组两榀格构式三角钢架,三角钢架外挑5 5m、高 4 76m,水平主杆与斜撑主杆件均采用两根22a 槽钢加缀板焊接而成,其他杆件采用不同型号的槽钢,杆件与杆件之间采用连接钢板进行焊接,1组两榀钢架间用505 角钢焊接,每组钢架的水
13、平主杆件与筒体中心墙体埋件用槽钢连接,以保证三角钢架的稳定3。主梁荷载由 1 组 4 榀贝雷架承担,贝雷梁架设在三角钢架上,贝雷梁与悬挑梁板之间搭设钢管排架(见图 7)。图 7 下游悬挑梁板桁架、钢管排架结构(尺寸单位:cm)92工程设计Engineering Design2 支撑系统安装与拆除2 1 船厢室顶板支撑安装与拆除2 1 1 支座 I25a 工字钢安装根据支撑系统设计图标注的部位,在塔柱浇筑前预埋 I25a 工字钢,工字钢预埋时与墙体钢筋焊接固定,并保证所有工字钢在同一水平面上。悬挑支座工字钢上方横向布置一根 I20a 工字钢,其长度超出上游结构 80cm 以上,以便贝雷架拆除时可
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