吉布洛電站主廠房吊車梁吊模施工設計

□宋海印（黃河勘測規劃設計公司）

□焦洪波（華北水利水電學院）

□劉付榮（鄭州水文水資源局）

吉布洛電站主廠房吊車梁吊模施工設計

□宋海印（黃河勘測規劃設計公司）

□焦洪波（華北水利水電學院）

□劉付榮（鄭州水文水資源局）

本文結合吉布洛電站廠房上游吊車梁采用吊模施工的計算、設計及施工，分析了采用吊模施工的優勢及具體過程，對吊車梁等高空作業面模板施工技術改進具有一定的推進作用。

吊車梁；吊模；桁架

一、工程概況

吉布洛水電站廠房為半地下整體獨立式鋼筋混凝土結構，地下38m、地上14m，總高52m。根據現場實際施工情況，廠房上游側受施工場地及其他原因制約，廠房上游側的吊車梁采用了吊模現澆混凝土施工方案。

主廠房排架柱施工完畢后，吊車梁在排架柱牛腿頂部平臺上施工。如果采用傳統的現澆方式，要在吊車梁底部采用大量的豎向支撐來保證吊車梁模板的穩固，同時由于吊車梁施工屬于高空作業，不僅施工平臺空間較小，作業量增大，施工進度較慢，而且存在較多安全隱患；采用吊模施工，減少了高空作業工作量，對現澆吊車梁的模板采用自承重形式，使吊車梁的鋼筋、模板和埋件施工可以在地面進行，具備平行施工的條件，加快了施工進度，減少了安全隱患。

吊模結構是在吊車梁的內部制作多榀組合桁架來承受梁內的所有荷載，而省去常規模板下部的豎向支撐。在混凝土澆注時將桁架一同澆注在混凝土內，為簡化梁內鋼筋和桁架的結構以及相互之間的干擾，通過計算和更改結構可以將部分桁架桿件與梁內鋼筋進行共用，以減少工程量和桁架的重量。

二、基礎資料

吉布洛水電站主廠房上游側吊車梁共有3種形式，假設為La、Lb、Lc，其中 La、Lc 各一根，為端部吊車梁，長度相應較短；Lb共八根，為中部梁，長度一致。這里主要介紹Lb梁的施工設計。Lb吊車梁斷面為T字型，總高1.2m，總寬0.9m，其中腹板寬0.4m、高0.95m，翼板高0.25m、寬0.9m，長度5.88m。

三、荷載資料

施工過程中，吊模桁架主要承受的荷載有吊車梁自重、吊模模板重量、桁架自重、施工時人員設備等所產生的施工活荷載，由于吊車梁混凝土方量較小，施工及澆注時間較短，對于風荷載等不會對吊模桁架產生長期和決定性影響的荷載暫不考慮。對于Lb梁，各荷載取值見表1：

表1 各荷載取值表

四、桁架形式的確定及內力計算

施工過程中，桁架承受的荷載主要來自于梁的自重，因此將桁架所承受的荷載視為均布線荷載。在進行桁架形式確定及內力計算時，首先假定為所有荷載均由一榀桁架承擔，在進行材料及截面選取時再根據總的桁架內力情況和整體穩定性進行桁架榀數的確定。

（一）桁架形式的確定

考慮到吊車梁腹板寬度較小及翼板厚度較薄、且內部鋼筋密集的特點，為減少鋼筋和桁架之間的干擾，首先考慮利用吊車梁底部的主筋作為桁架的下弦桿。由于梁底主筋長度為5.78m，因此確定桁架的長度與梁底主筋相同為5.78m。

桁架高度按照桁架長度的1/6取值，該桁架的高度為0.965m。由于該高度尺寸與吊車梁內部腹板與翼板相交處的受力鋼筋位置幾乎相重合，因此可以將桁架的上弦桿也與吊車梁內部鋼筋共用，為保證鋼筋的制安尺寸，確定桁架高度為0.95m，并經過計算與選擇，最終確定的桁架形式。桁架具體參數見表2:

表2 桁架具體參數表

對Lb梁，采用節點法對各桿件所受內力進行計算。

相應桿件受力情況見表3：

表3 相應桿件內力值 （單位：t）

由上表計算可知，各桿件內力都沒有超過相應鋼筋的最大允許應力。

（二）桁架榀數的確定

由于吊車梁翼板高度只有0.25m，不適合在其內部安裝桁架，而且每側翼板只比腹板寬出0.25m，很容易將翼板底部的支撐和模板與腹板底部支撐相結合，因此只需將桁架安裝在吊車梁腹板內即可。腹板寬度0.4m，且腹板內鋼筋較密集，因此暫選桁架榀數為2榀。

（三）桿件計算長度的確定

根據相關規范要求，計算確定各桿件的計算長度為：上弦桿和下弦桿均為0.723m、豎腹桿0.95m、斜腹桿1.19m。

（四）桁架材料及截面的確定

為方便桁架加工和制安，均采用螺紋鋼作為桁架的主要材料，經過計算和選擇，各桿件選用的鋼筋截面具體見表4：

表4 桿件選用的鋼筋情況表

（五）節點板設計

按照相關規范要求計算，最終確定上、下弦桿焊縫長度不得＜20cm，斜、豎腹桿焊縫長度不得＜13cm。

根據焊縫長度要求及各桿件的位置擺放關系和最小間距，確定節點板平面尺寸為0.113m×0.13m，下弦桿中間處節點板尺寸為0.22m×0.13m。

根據各桿件受力大小并結合現場材料實際情況，經計算確定節點板厚度選取10mm厚鋼板。

五、桁架穩定性驗算

根據相關規范公式計算，該桁架的撓度變形量為3.81mm，小于最大允許值L/600=9.63mm，滿足設計要求。

六、桁架及吊模自重校核

（一）桁架實際自重

根據現場實際桁架的制作情況，制作桁架所需材料總重量見表5：

表5 制作桁架所需材料總重量表

經計算，桁架實際荷載小于選用設計荷載，滿足設計要求。

（二）吊模實際自重

根據現場實際吊模的制作材料，制作吊模所需主要材料總重見表6：

表6 吊模所需主要材料總重表

經上述計算，吊模實際荷載小于設計荷載，滿足設計要求。

七、起吊穩定性驗算

按照設計荷載，吊模、桁架及鋼筋總重為2.098t，為保證桁架穩定，鋼絲繩與水平夾角不應＜45°，則每根鋼絲繩長度均不得＜2.1m。

按照最小角度45°計算，動力系數取1.5，則每根鋼絲繩起吊時所受拉力為2.23t，由于該荷載較小，可選用吊帶或其他起吊工具，只要確保其允許拉力大于該設計值即可。

吊模在起吊過程中，個別桿件受力情況會與實際工作時的受力情況相反，因此需對各桿件逐一進行驗算。假定所有荷載均作用于桁架下弦桿上，對總荷載逐項分解至單榀桁架上之后，對桁架各桿件所受內力進行計算，經過計算，桁架各桿件在吊裝時所受的內力荷載均遠小于工作荷載，其軸向受力、長細比和穩定性均滿足設計要求。

八、吊模吊裝就位

按照施工安排，主廠房下游側吊車梁全部采用預制，上游側吊車梁全部采用吊模施工。

吊模結構就位后，調整模板位置以滿足設計要求。同時調整下部兩側的鋼板，使之與牛腿的預埋鋼板完全接觸，屆時可根據機電要求確定對該鋼板的焊接和固定情況。

吊模位置確定后，在吊模兩側制作支撐與腳手架管相連，以防止模板發生側變形。同時為減小梁底的撓度變形，保證吊模安全，在梁底中心位置處采用6m長的6寸鋼管制作一道豎向支撐，在鋼管上、下部各焊接一塊0.3m×0.3m的鋼板，鋼板厚度為10mm。鋼管上部與梁底中心位置的腳手架管相接觸，下部坐落于由腳手架管搭設的施工平臺上，鋼管底部附近的腳手架管應進行加密，按照承重形式搭設，以滿足鋼管所承受的豎向壓力。

九、施工要求注意事項

一是吊模各工序施工完畢后，都必須進行驗收合格后方可進行下道工序施工。二是桁架、鋼筋、模板制作時均要保證尺寸準確。鋼筋、模板及機電埋件施工時只要滿足強度和穩定即可，不可將過多的物件放置在吊模內，以減輕吊模的整體重量。三是吊模結構所采用的木材，在滿足強度要求下，要選用干燥、輕質的木材。四是澆注時除振搗人員和振搗棒等必須的人員和工具之外，其余人員、振搗電機和工器具等均不得停留或放置在吊車梁上。五是澆筑時必須嚴格執行分層澆注，每層敷料厚度不得大于30cm，下料時必須緩慢入倉，盡量降低料斗的卸料高度，且料斗應沿吊車梁長度方向均勻移動。堅決禁止滾倉澆注和在同一處下料過多，以防止產生集中荷載而影響吊模的安全和穩定。六是施工時應對吊模進行密切監視，如發生特殊情況及時會同項目部相關部門及人員共同商議解決。

十、運行情況

吉布洛電站首臺機組已經投入運行，主廠房橋機已經完成了4臺機組定子和轉子等的安裝，結果證明，吊車梁吊模設計及施工是成功的，不但加快了施工進度，而且減少了施工機械及人員的投入。

宋海印（1978-），男，工程師，主要從事水利水電工程的設計、施工和管理。

2011-06-18