板桥水库坝顶式溢洪道大跨度模板支撑系统技术应用

许正松 李梦雅

（中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230601）

1 工程概况及溢流坝启闭机房布置

1.1 工程概况

板桥水库位于淮河支流汝河上游的河南省驻马店市驿城区板桥镇，是一座以防洪为主，兼有灌溉、城市供水、发电和养殖等综合利用的大（2）型枢纽工程。水库总库容6.75 亿m3，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为可能最大洪水，设计洪水位为117.50m，校核洪水位为119.35m。枢纽建筑物由土坝（包括北主坝、南主坝、北副坝、南副坝、南岸原副溢洪道堤坝及秣马沟副坝）、混凝土溢流坝、输水洞、电站及城市供水管道等组成。大坝全长3769.5m，其中主坝全长2300.7m（包括150m 长混凝土溢流坝），副坝全长1468.8m。2012年8月水库被鉴定为“三类坝”，2017年10月河南水利厅批复进行除险加固。

1.2 溢流坝启闭机房布置

批复的除险加固方案拟对溢流坝闸门启闭机房拆除重建。混凝土溢流坝为斜缝实体重力坝，最大坝高50.5m，最大坝底宽52.5m，由8 个表孔坝段和1 个底孔坝段组成，底孔坝段位于中间，两边各4 个表孔坝段。溢流坝全长150.0m，堰顶高程104.0m，溢流堰为开敞式实用堰型，采用WES 曲线。溢流坝表孔每孔净宽14.0m，闸墩及边墩厚均为3.0m。底孔尺寸为6.0m×6.0m，底坎高程93.0m，两侧闸墩厚4.0m。

启闭机房采用框架结构，共9 跨2 层，建筑高度10.1m。一层楼面高程118.9m，主梁跨度14.75m，尺寸为70cm×180cm，主梁与溢洪道闸墩顶设置的墩柱固接，次梁间距1748～2100mm，尺寸为50cm×90cm、40cm×90cm，现浇楼板厚25cm。二层楼面高程124.6m，两侧中空，中间管理房楼板厚度15cm。屋面顶高程129.0m，屋面板厚12cm。

由于溢洪道启闭机房布置在闸墩上，墩顶高程118.9m，溢洪道底坎高程93.0m，最小高差约27m。且溢流面为曲线，模板支撑系统无法生根，为解决一层楼面模板的安装，经论证，采取贝雷架吊挂钢梁的吊梁支架结构。

2 吊梁支架结构构造及施工方法

2.1 吊梁支架构造

吊梁支架采用在溢洪道闸墩顶设置两道贝雷片形成扁担梁，其中下部横梁设计采用2HN600×300的型钢作为横梁，用HN600×300 型钢作为纵梁，纵梁上满铺3mm 厚钢板做防护棚，钢板上铺设16 工字钢做满堂支架立杆支撑小横梁，小横梁上按满堂支架60cm×60cm 布设碗扣式满堂支架，支架高度在1.5～2.0m，支架现场可根据实际情况稍作调整。支架上部按支架布距满铺10cm×10cm 方木大楞，方木大楞上按20cm 一道铺设5cm×10cm 方木小楞，小楞上满铺1.5cm 竹胶板。吊梁支架平面布置见图1。

图1 吊梁支架平面布置图

共设置三套吊梁支架，主要构件包括贝雷梁、分配梁、横梁、纵梁、牛腿、小横梁、钢板及精轧螺纹钢筋等，主要材料用量见表1。

表1 一套吊梁支架材料用量表

2.2 施工方法

在拆除旧梁板后首先焊接牛腿固定横梁，牛腿采用钻孔植筋与闸墩固接。然后焊接牛腿上的钢板及加筋板，吊装横梁，横梁应与牛腿焊接牢固，横梁吊装完成后吊装纵梁，纵梁与横梁点焊连接，纵梁吊装完成后，吊装两侧墩顶悬吊贝雷梁。再按设计位置穿精轧螺纹钢筋并在其正下方横梁居中点开孔穿过，拧紧上下大六角螺栓让上部吊梁受力。然后安装小横梁及其上各支架部件（钢板、防护栏杆、满堂支架）后，最后铺设底模系统后进行预压，预压合格后绑扎钢筋浇筑梁板混凝土。

3 吊梁支架结构计算分析

3.1 支架传力路径

支架整体采用贝雷梁吊架及横梁牛腿支撑两种复杂受力体系共同受力，整个支架结构传力体系为：主体混凝土恒载及施工活载通过模板系统传递给碗扣式满堂支撑架，满堂支撑架将荷载传递给工16 小横梁（小横梁布置间距为0.6m），小横梁将荷载传递给纵梁，纵梁将荷载传递给横梁，横梁将荷载传递给竖向吊带及两端牛腿，牛腿将荷载传递于主体，竖向吊带通过贝雷梁顶分配梁将荷载传递于贝雷梁，贝雷梁将荷载传递于主体。

3.2 荷载类型

主要荷载有以下几种：（1）支架结构自重：混凝土梁板自重按26kN/m3计；模板自重取0.30kPa；（2）施工人员及施工设备等荷载：模板和直接支撑模板的小楞取2.5kPa；直接支撑小楞的大楞取1.5kPa；立柱及其他支撑结构构件取1.0kPa；（3）振捣混凝土产生的振动荷载2.0kPa（水平面板）、4.0kPa（竖向面板）；（4）新浇筑混凝土对模板的侧压力；（5）风荷载：基本风压按0.40kPa 考虑。

3.3 计算结果及分析

（1）贝雷梁。贝雷梁弦干最大轴力N=316.8kN，竖杆最大轴力N=89.3kN，斜杆最大轴力N=68.6kN，满足规范规定16Mn 贝雷桁片各构件的容许内力值要求。

（2）横梁和纵梁。横梁最大组合应力σ=88.8MPa<168MPa，最大剪应力τ=24.8MPa<96MPa；纵梁最大组合应力σ=127.8MPa<168MPa，最大剪应力τ=20.0MPa<96MPa，满足规范要求。

（3）吊带最大轴力N=228.4kN<[N]=3.14×16×16×650×103=522kN。

（4）结构位移计算。支架结构整体最大位移δ=48.088mm，整体呈现跨中变形最大，端部最小，现场在进行支架搭设时可在满堂支架顶设置沿纵向二次抛物线反拱形预拱度。

4 结论

大跨度模板支撑一直是坝顶式溢洪道启闭机房施工的难点和重点，采取安全、经济、可行的模板支撑系统是工程顺利实施的关键。该工程采取吊梁支架系统，方案可行，结构安全稳定，目前已经在板桥水库除险加固工程中成功实施，取得了较好的社会和经济效益，其支撑系统构造设计及相关技术可为同类工程提供借鉴■