聚宝水电站座落于吉林省临江县境内，位于鸭绿江右岸五道沟河的中游。该水库为本河段多级开发的“龙头”水库，是一座以发电、防洪为主的综合利用水利枢纽。水库总库容5700万m3，电站总装机量18Mw。溢洪道位于左岸，系岸坡式溢洪道。闸室设两孔，孔宽10m。交通桥、工作桥断面详见下图：
图1交通桥断面图
图2工作桥断面图
交通桥、工作桥的跨度为10m
2． 简易支承施工的设想
溢洪道的交通桥与工作桥跨度均为10m，重量大（交通桥40.6t，工作桥33t），桥面高距地面20米以上，整体性强，施工难度大，利用现有的设备采用预制主梁吊装的方法很困难。加上当时资金紧张，采用购买型钢做支承即不经济也不方便。施工中考虑到利用现有焊制工字钢梁（图3），再购进一定的型钢做成简易支承承重。
根据枢纽工程总体进度计划要求，采用常规的下部支承施工，施工前首先经过周密的计算，然后对原焊制工字钢梁检测，加长腹板，加固翼缘板。施工中降低难度，保证工期，减少用材，保证桥梁施工的安全和质量。实践中获得了成功，保证了工期。
图3工字钢梁断面
3． 设计
3.1原理
利用现有的焊制Ⅰ100相型梁，增加适当的Ⅰ22a、[10做成简易的支承小桁架，承受桥身和模板的重量，实现交通桥、工作桥的砼浇筑。
3.2支承承重设计
3.2.1设计荷载
详见表1、表2
交通桥荷载表1
|
序号 |
名称 |
取值标准 |
计算结果 |
|
G1 |
桥自重 |
2.5t/m3 |
40.6t |
|
G2 |
Ⅰ100自重 |
7.8t/m3 |
2.18t |
|
G3 |
模板及其他荷载 |
0.92t/m3 |
9.22t |
|
Σ=G1+ G2+ G3 |
组合值 |
52t |
工作桥荷载表2
|
序号 |
名称 |
取值标准 |
计算结果 |
|
G1 |
桥自重 |
2.5t/m3 |
33t |
|
G2 |
Ⅰ100自重 |
7.8t/m3 |
2.18t |
|
G3 |
模板及其他荷载 |
0.92t/m3 |
9.22t |
|
Σ=G1+ G2+ G3 |
组合值 |
44.4t |
由以上两个表可知,交通桥组合荷载为52t，工作桥组合荷载为44.4t，取最大值52t计算。
3.2.2基本尺寸
桥身L=1000cm,b=30cm,G=52t, ⅠA=138.4cm,t1=1cm,t2=0.8cm,h=100cm, h1=98cm。
3.2.3计算
计算依据《水工钢结构》。
3.2.3.1支承梁的计算
q=G/2L=2.6t/m
M=1/8qL2=32.5t.m
因L/b=1000/30=33.3%26gt;13故验算整体稳定用
Mmax/(Ψb×Wx)%26lt;f=21.5KN/cm2(1)
计算整体稳定用:
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%26lt;2.0
查附表六表达式得
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=0.5ηb=0.8×(2×αb-1)=0
代入式（2）得Ψb=1.1434%26gt;0.6
ψb取值1
验算整体稳定性代入式(1)
Mmax/(ψb×Wx)=21.5KN/cm2(不安全)
3.2.3.2斜支承选择
选择如下图4布置
图4
验算相型梁
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）
验算斜支承I22材料简易受力如图5
N=T/sin45о=18.385T
N=δ×A
A≥N/δ=85.51mm2
AⅠ22=4200mm2%26gt;85.51(安全)
为了保证斜支撑的强度内部设置如
图表两个斜拉撑材料用[10
3.2.3.3相型梁搭接处应力的计算材料的选择及搭焊尺寸的计算
焊缝计算
hf≥1.5t1/2=4.74mm 选择hf=5.5mm
搭焊长度8×hf≤Lw≤60×hf即44mm≤Lw≤330mm
Lw选择选择300mm
由于相型梁长9.6m，预埋工字钢外露长度L`=0.2+ Lw=0.5m
埋深及选用材料的计算与选择
Mmax=N×L`=6.5T.m
ψb=1
Wx%26gt;Mmax/（ψb×f）=302.2cm3
材料选择Ⅰ22a Wx=309 cm3,Ix=3400cm4
弯应力强度校核代入公式(1)
Mmax/Wmin=(6.5×10×100×11)/3400=21.02KN/cm2%26lt;21.5KN/cm2(安全)
埋深计算
假设两根Φ18圆钢焊接到主筋上(附受力图6)
图6
2×3.14×(18/2)2×215÷1000×L≥13×10×0.5
L≥0.594m
埋深选择1m深
3.2.3.3相型梁吊环
吊环选四个 n=6
K≥4选K=5
G=1.2t fy=21.5KN/cm2
则As=K×G/(n×fy)=46.5mm2
d=((4×As)/3.14)1/2=7.7mm
d`≥d所以材选φ16的圆钢即可。
3.3内部结构加强
施工中考虑到相型梁和I22a搭焊位置有可能存在偏差,以及预埋件和主梁中心线有偏差,造成偏心.因此在两个相型梁之间设五道斜拉小桁架,使两个相型梁构成箱子的形状,保证稳定.小桁架见图7
桁架示意图7
4.布置及材料用量表
4.1布置
布置见图8、图9、图10
交通桥支承布置图 图8工作桥支承布置图 图9
布置侧视图 图10
4.2材料
材料用量表3
|
编号 |
名称 |
规格 |
单位 |
数量 |
|
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 |
钢板 |
1×40×40cm |
块 |
16 |
|
5 |
18钢筋 |
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吊环 |
Ω60cm |
个 |
8 |
5.相型梁的检测与补强
经检测,工地相型梁长度仅7.5m长,且有个别地方脱焊、筋板有变形、中间有裂口。
5.1相型梁加长
利用工地1cm厚的钢板焊接加长相型梁，45°斜坡口焊。焊缝0.8cm，焊长取1.5m。经检测焊接强度达到质量标准的要求。
5.2补强
针对个别脱焊的部位重新补焊，筋板纽曲的部位再加一块筋板。
在斜支撑和相型梁的节点处，用1cm厚的钢板加两个15cm宽的筋板。
在[10和腹板焊接的地方，加焊钢板，避免因焊接导致腹板的强度降低。
6施工要点体会
6.1预埋件的跟踪与控制
预埋I22a和钢板直接影响相型粱的位置和受力，进一步影响混泥土的浇筑安全。因此在施工中测量定位，闸墩浇筑到那个部位后及时检测。经检测I22a预埋件与主粱中心线偏差为1cm。施工中为了保证安全，在相反的方向配φ20圆钢直接在螺栓杆上。
6.2相型粱吊装
由于垂直运输工具只有1方吊，在吊装的过程中直接定位很难，在焊接时，相型粱的中心线和预埋件的中心线直接影响支撑受力。吊装时误差越小，扭转半径越小支撑越安全。吊装时反复调试，误差控制在5mm内。
6.3混凝土浇注的跟踪检测
为了确保施工顺利，有关设计、制作及施工技术负责人员均到现场指导，安排专职人员在施工前设四个参照目标观标点。施工证明支撑结构合理，实测桥梁挠度依次为：5mm、6mm、4mm、7mm，在设计允许的挠度范围内，符合设计要求。
7总结
在施工中利用现有的型钢，经周密的计算和补强，配置适当的型钢，取得了施工安全的保障。
