移動臺車欄板輔助澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

韓宏韜，胡云鶴，郭紅永，王培杰

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118216）

蒲石河抽水蓄能電站下水庫擋水建筑物為混凝土重力壩，最大壩高34.1 m，壩頂長336 m，壩頂設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土護(hù)欄。護(hù)欄位于壩頂臨空邊沿，鋼筋綁扎和模板支立作業(yè)難度大，施工時存在安全隱患。為此，蒲石河工程設(shè)計(jì)了移動臺車系統(tǒng)，輔助澆筑壩頂欄板混凝土。

1 臺車系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1 臺車橫剖面示意 （單位：mm）

臺車由支撐系統(tǒng)、平衡配重、行走系統(tǒng)和操作平臺等4部分組成。臺車沿壩軸線方向長4 m，由5榀支撐構(gòu)架互相連接組成，支撐構(gòu)架間距為1 m。其橫剖面如圖1所示。

支撐構(gòu)架采用Q235-D級鋼制作，受力構(gòu)件選用14號工字鋼和10號角鋼，連接選用4號角鋼。采用焊接的方法進(jìn)行連接，焊縫均滿焊。焊接過程中不允許有裂紋、脫焊點(diǎn)和漏焊點(diǎn)，表面應(yīng)平順，無明顯的咬邊、凹陷、氣孔等，鋼構(gòu)件不得有明顯燒傷。

通過混凝土配重塊來確保臺車穩(wěn)定，在進(jìn)行臺車抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算時，要充分考慮各種荷載作用，使得配重塊重力完全滿足臺車抗傾覆穩(wěn)定要求。

行走系統(tǒng)由4個膠皮輪和制動裝置組成，承擔(dān)支撐系統(tǒng)和平衡配重的作用力，可由人力或機(jī)械牽引移動。

操作平臺由50 mm×50 mm×5 mm角鋼和φ12鋼絲繩與支撐系統(tǒng)連接，主要承受施工人員、欄板模板重力和平臺自重。施工人員直接在操作平臺上作業(yè)，因此操作平臺與支撐系統(tǒng)必須連接牢固，邊緣設(shè)防護(hù)欄板和安全網(wǎng)，并釘擋腳板，以保證施工人員的安全。

2 臺車荷載及穩(wěn)定計(jì)算

2.1 荷載計(jì)算

取臺車中間1榀支撐構(gòu)架進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)分析簡圖見圖2。

圖2 構(gòu)架結(jié)構(gòu)分析簡圖 （單位：mm）

全部活荷載 P活=G人+G踏板+G欄桿模板=6 000 N。則圖2中P活1=P活2=P活/4/2=750 N。

桿件自重：GAB=297.94 N，GAC=413.92 N，GBC=579.33 N，G連橫1=356.03 N （榀間連接橫桿 1），G連斜1=395.06 N （榀間連接斜桿1），GCD=297.18 N，GDE=297.18 N，G連橫2=474.71 N （榀間連接橫桿2），G連斜2=544.21 N（榀間連接斜桿2）。為計(jì)算方便，將各桿件自重平均分配到其兩端節(jié)點(diǎn)。荷載計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 荷載計(jì)算結(jié)果

2.2 抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算

臺車失穩(wěn)時，可能以外側(cè)輪為中心向外側(cè)傾覆。為了保證臺車的整體穩(wěn)定，需配置足夠的配重。以圖2中B點(diǎn)為中心，由力矩平衡計(jì)算得到，臺車整體配置的最小配重為15 963.32 N。抗傾覆安全系數(shù)取1.5，則配重塊的最小安全重力應(yīng)為15 963.32 N×1.5=23 944.98 N。

現(xiàn)場采用原下游門機(jī)配重塊進(jìn)行壓重，配重塊尺寸0.8 m×0.8 m×0.8 m，擬配3塊，配重塊容重為2.4 kN/m3， 則其總重力為 36 864 N＞23 944.98 N，滿足穩(wěn)定要求。

2.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算

首先，將AB桿單獨(dú)取出進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，可以求出AB桿的剪力和彎矩，然后以A點(diǎn)為研究對象，將AB桿和AC桿截?cái)啵汕蟪鯝B桿和AC桿的軸力。其次，將DE桿單獨(dú)取出進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，可以求出DE桿的剪力和彎矩，然后以D點(diǎn)為研究對象，將CD桿和DE桿截?cái)啵汕蟪鯟D桿和DE桿的軸力。再次，將BC桿為研究對象，計(jì)算其軸力、剪力和彎矩。各桿件的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 各桿件的內(nèi)力

對各桿件的內(nèi)力進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)果見表3、4。抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值根據(jù)GB 50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》選取。

表3 抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

表4 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

計(jì)算結(jié)果表明，所選取的桿件材料的強(qiáng)度滿足要求，壓桿滿足穩(wěn)定要求。

3 臺車系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)

（1）臺車加工完成后，需做加載試驗(yàn)及使用試驗(yàn)，確認(rèn)各項(xiàng)性能參數(shù)滿足要求后方可使用。

（2）臺車嚴(yán)禁超載，應(yīng)嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程要求使用，并應(yīng)加強(qiáng)日常的檢查、維護(hù)，保證其性能始終良好。

（3）操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程要求作業(yè)，服從現(xiàn)場管理人員的管理。

4 結(jié)語

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，蒲石河抽水蓄能電站下水庫大壩移動臺車系統(tǒng)技術(shù)新穎、先進(jìn)，具有如下特點(diǎn)：

（1）采用施工現(xiàn)場材料，制作簡單。

（2）臺車系統(tǒng)在壩頂上游側(cè)設(shè)置施工平臺，增大了操作空間，施工人員可在此平臺上完成固定拉桿、模板支立和模板接縫密封檢查等一系列工作，加快了施工進(jìn)度，并保障了施工人員的人身安全。

（3）由于支模速度的提高，施工過程中欄板模板平均每5天一個循環(huán)，周轉(zhuǎn)速度較快，減少了模板的制作套數(shù)；另外，省去了腳手架，節(jié)省了腳手架租賃及搭設(shè)費(fèi)用，節(jié)約了施工成本。

（4）提高了模板支立質(zhì)量，拆模后的混凝土表面光滑，無需大的混凝土表面修補(bǔ)作業(yè)。

移動臺車系統(tǒng)在蒲石河抽水蓄能電站下水庫大壩壩頂欄板混凝土澆筑中成功應(yīng)用，達(dá)到了安全、省時、節(jié)約成本、提高施工質(zhì)量的目的，值得類似工程施工借鑒推廣。