劉家道口樞紐工程閘墩模板設計淺談

郭永軍

(中國水電建設集團第十五工程局有限公司，西安，710068)

1 工程概況

劉家道口樞紐工程是沂沭泗河洪水東調南下工程，建設標準50年一遇洪水，是實施沂沭河洪水東調入海，騰空駱馬湖庫容接納南四湖洪水的關鍵性工程。

劉家道口樞紐工程位于山東省臨沂市境內，主要工程項目:劉家道口節制閘、李莊閘、李公河防倒漾閘以及劉家道口、盛口、姜墩三個灌溉放水洞和盛口切灘、劉家道口節制閘上游沂河大堤防滲、工程管理設施、公用設備及安裝、水土保持和環境保護等。

劉家道口節制閘是劉家道口樞紐工程的主要建筑物，設計流量12000m3/s，校核流量14000m3/s。閘軸線位于分沂入沭河口左岸裹頭以下約200m，閘軸線垂直沂河兩岸大堤，為開敞式鋼筋混凝土大小底板結構，主要由上游防沖槽、護坦、鋪蓋、閘室、消力池、海漫、下游防沖槽和閘上、下游兩岸翼墻及護坡等組成。閘墩長27.5m，厚2m，高13.6m。設檢修閘門4扇，閘門型式為16×1.6m×5－7.14疊梁式鋼閘門，選配2臺×160kN單向門機啟閉。閘上設交通橋，寬11.5m，結構安全等級為二級。

劉家道口節制閘按過閘流量確定工程等級為Ⅰ等，主要建筑物級別為Ⅰ級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。

模板的設計、制作和安裝，須保證模板結構有足夠的強度、剛度及穩定性，能承受澆筑和振搗的側壓力和振動力，防止位移，確?；炷两Y構外形尺寸準確，并具有足夠的密封性，以免漏漿。模板安裝時需設置足夠的臨時支撐，確?；炷翝仓^程中不變形。在選材上，采用大塊鋼模板，模板材料的質量符合現行的國家標準和行業標準，面板厚度不小于3mm，表面光滑，無凹坑、皺折或其它表面缺陷，模板的支撐滿足剛度、強度和穩定性的要求。

2 模板設計

2.1 荷載組合

計算大模板的受力時，荷載由恒荷載和活荷載組成。

2.1.1 恒荷載——新澆混凝土對模板側面的壓力標準值

影響新澆混凝土對大模板側壓力的因素很多，根據《混凝土結構工程施工及驗收規范》的規定，當采用內部振搗器時，新澆筑的混凝土作用于模板的最大側壓力，可按式(1)和式(2)計算，取兩式中的較小值。

式中:F—新澆筑混凝土對模板的最大側壓力(kN/m2);

γ—混凝土的重力密度(kN/m3);

t0—新澆筑混凝土的初凝時間(h)，按實

測確定，可采用t0=200/(T+15)計算(T 為混凝土的澆筑溫度);

V—混凝土的澆筑速度(m/h);

H—混凝土側壓力計算位置處至澆筑頂面的距離(m);

β1—外加劑影響系數;

β2—混凝土坍落度影響修正系數。

混凝土的澆筑溫度T取5℃，混凝土初凝時間設計考慮為10h，塌落度為50mm～70mm，取β1=1.0，β2=1.0，混凝土的密度γ=24kN/m3，混凝土的澆筑速度V=0.5m/h。

取兩者較小值，因此有F=37.4kN/m2。

2.1.2 活荷載——振搗混凝土產生的荷載標準值

在新澆混凝土側壓力的有效壓頭高度內，振搗混凝土對垂直模板產生的荷載為4kN/m2，傾倒混凝土時產生的水平荷載為2kN/m2。

考慮荷載折減系數，確定大模板的側壓力為:

F=37.4×0.85=31.8kN/m2

模板壓力設計值:

F=1.2×31.8=38.2kN/m2

2.2 模板結構——豎肋橫龍骨結構大模板

2.2.1 面板計算

統一按單向面板設計和考慮。模板的面板由若干塊鋼板拼成，拼縫在模板的高度方向上，且盡量落在豎肋上，否則后面要補焊?；炷恋膫葔毫=0.04N/mm2，鋼板厚度t=6mm。經計算，該面板的強度和剛度均滿足要求。

2.2.2 豎肋計算

將豎肋看作是支承在橫向龍骨上的連續梁，豎肋在兩端挑出很少，近似按二、三、四或五跨連續梁計算。連續梁上的分布荷載q=30N/mm。經計算，其強度和撓度均滿足要求。

2.2.3 橫龍骨計算

穿墻螺栓是豎龍骨的支承，根據穿墻螺栓的布置，可以作為不等跨連續梁，但為了校核方便，可按最大跨距將其作為等跨距處理，且近似按承受均布荷載計算，其均布荷載q=80N/mm。經計算，強度和撓度均滿足要求。

2.2.4 穿墻拉桿計算

穿墻拉桿用于墻體模板內、外側模板之間的拉結，承受混凝土的側壓力和其他荷載，確保內外模板的間距能滿足設計要求，同時也是模板及其支撐結構的支點。因此穿墻拉桿的布置對模板結構的整體性、剛度和強度影響很大。穿墻拉桿采用φ20mm圓鋼擠絲對拉桿，其計算公式為:N≤An·f

式中:N——混凝土的側壓力(kN)，N=a×b×

F，a、b分別是縱向和橫向的拉桿間距(m);

F——混凝土的側壓力(kN/m2);An——拉桿的凈截面面積(m2);

f——拉桿的抗拉強度設計值(170N/mm2)。

N=F·A=100×0.8×0.6=48kN

穿墻對拉螺栓為φ20mm圓鋼擠絲對拉桿，凈截面面積近似為A=281mm2。穿墻對拉螺栓拉應力為:

強度滿足要求。

3 結語

該工程設計的閘墩模板，經過2006年汛前的施工使用，完全能滿足施工和規范要求，澆筑的混凝土閘墩表面光滑、美觀，沒有裂縫，取得滿意的效果。 ■