三溪口船闸上闸首门机轨道梁支撑平台设计与施工

王进波

(中国葛洲坝集团建设工程有限公司，云南?昆明?650217)

1 工程概况

三溪口船闸位于浙江省青田县瓯江河道右岸侧，其左侧与三溪口河床上水电站泄洪闸工程相邻，右侧通过右岸接头坝与330国道岸坡相接,船闸设计通航船舶等级为500 t级，由上下游引航道、闸首、闸室等组成；船闸上闸首检修闸门启闭及工作闸门的检修等需利用坝顶门机。船闸上闸首闸墩▽30.2 m高程布置有2条门机轨道梁，门机轨道梁长度12.98 m，净跨12 m，为变截面C30F50钢筋混凝土T型梁结构；门机轨道梁高1.8 m，梁腹宽750 mm,梁底宽1 250 mm，其翼缘板厚150～250 mm,宽3 400 mm[1]。

2 方案比选

针对上闸首门机轨道梁的特点，并结合现场条件分别对满堂脚手架支撑方案、叠合梁吊装方案、现浇混凝土工字钢组合平台支撑方案进行了研究比选。

2.1 满堂脚手架支撑方案

在上闸首闸墩混凝土浇筑至▽20.6 m高程后，三溪口水电站已利用上闸首检修闸门进行了临时挡水发电，上游门机轨道梁正下方的库区水位已蓄水至▽18 m高程。水下基础杂物较多，且水下脚手架纵横向水平杆无法架设。下游门机轨道梁正下面闸室基础高低不平，场地狭窄，脚手架搭设高度大，满堂脚手架稳定性难以保证。

2.2 叠合梁吊装方案

先在制梁场将下部800 mm高的门机轨道梁预制完成后运至施工现场用塔机吊装就位，后采用立模现浇方式浇筑门机轨道梁剩余部分；而800 mm高的门机轨道梁重量已达22.78 t,超过了上闸首处现有的塔机最大起吊能力(12 t)。

2.3 现浇混凝土工字钢组合平台支撑方案

在上闸首闸墩墙体预埋支座，支座上架设工字钢组合平台，工字钢顶铺设槽钢次梁及模板，门机轨道梁施工荷载通过工字钢组合平台传递到实体混凝土中。

综上，门机轨道梁混凝土施工采用工字钢组合平台支撑方案更符合现场实际情况[2]。

3 支撑平台结构设计

单根门机轨道梁重约60 t，按两次浇筑成型，第一次先浇下部800 mm高，后再浇筑上部剩余部分门机轨道梁。

结合工地现有材料，支撑平台主梁选用2根间距1 450 mm的I56a工字钢，工字钢间用[10槽钢交叉相连；工字钢顶铺设[10槽钢次梁，次梁间距750 mm。次梁以主梁为支座，轨道梁施工时所有荷载直接作用在次梁上，次梁所受荷载传递给主梁。主梁下设置I28a工字钢的水平横梁，水平横梁下的支座预埋高程为▽28.8 m，其中埋入闸墩实体混凝土内300 mm，外露200 mm(见图1)。

4 支撑平台结构受力计算

4.1 荷载取值

4.1.1 混凝土及钢筋自重设计值

根据结构图可知，800 mm高的门机轨道梁混凝土自重标准值为：

gk=[1.25×0.25+(1.25+0.75)×0.2×0.5+0.75×0.35]×24.5=18.99 kN/m2

则混凝土及钢筋自重设计值：g=1.05×(18.99+2.94)=21.93 kN/m2

4.1.2 模板自重及施工荷载设计值

根据有关资料查知，模板自重及施工荷载标准值：qk=4.0 kN/m2

则模板自重及施工荷载设计值：q=1.05×4=4.2 kN/m2

4.2 次梁受力验算

次梁为间距s=750 mm的[10槽钢，根据有关资料查知，[10槽钢的截面特性为：

A=12.74 cm2，ix=3.95 cm,Wx=39.7 cm3，rx=1.05

则次梁跨中弯矩为：

次梁抗拉强度：

满足要求。

4.3 主梁受力验算

主要对I56a工字钢主梁的抗拉强度及其刚度进行验算。

4.3.1 主梁抗拉强度验算

次梁传递到主梁上的支座反力：

将次梁传递到主梁上的支座反力简化，假定主梁承受的荷载为均布荷载，且次梁间距为750 mm[3]。

则主梁承受的均布荷载：q=14.29/0.75=19.05 kN/m

根据有关资料查知，I56a工字钢主梁截面特性如下(考虑自重)：

A=135.44 cm2，ix=22 cm,Wx=2 340 cm3，rx=1.05，Ix=65 600 cm4，I56a工字钢自重为1.04 kN/m。

主梁跨中最大弯矩：

主梁抗拉强度为:

抗拉强度满足要求。

4.3.2 主梁刚度验算

刚度满足要求。

4.4 支座抗剪强度验算

支座为单根长500 m的I28a工字钢，其中预埋闸墩混凝土内300 mm，外露200 mm。根据有关资料查知，I28a工字钢截面面积A=5 540.4 mm2。

支座反力：

支座抗剪强度：

支座抗剪强度满足要求。

5 支撑平台的制安与拆除

5.1 支撑平台的制作

支撑平台采用2根12 m长的I56a工字钢在金结加工厂拼装组合而成。2根工字钢的位置摆放正确后，采用[10槽钢交叉斜撑把两根工字钢焊接在一起，共布置5个交叉斜撑，交叉斜撑间距3 m。I56a工字钢组合平台焊接完成后，在工字钢组合平台上铺设单根长2 000 mm的[10槽钢次梁，次梁间距为750 mm，并与工字钢组合平台焊接牢固。

5.2 支座的预埋

按照设计要求的位置进行支座安装，支座表面应水平，角相对高差应<1 mm。支座安装好后要及时检查其安装精度，支座位置严禁超高。支座处实体混凝土应饱满密实，混凝土强度到达设计强度的75%后方可投入使用。为方便后期支架拆除，割除埋入实体混凝土处的钢支座，在混凝土浇筑前沿钢支座外围紧贴模板预埋30 mm×30 mm的方木条[4]。

5.3 支撑平台的安装

工字钢组合平台结构尺寸及焊缝质量验收合格后方可起运，在金结加工厂采用10 t行车吊装上平板拖车，用钢丝绳将其固定牢固后运往现场，车辆行驶过程中应低速、平稳。现场采用塔机直接吊装到位，吊装前在工字钢组合平台两端要系2根绳索，便于施工人员在下面控制工字钢组合平台空中的姿态和位置。同时，为便于混凝土浇筑后工字钢组合平台的拆除，在工字钢组合平台与钢支座间安装1条I28工字钢水平横梁。

5.4 支撑平台的拆除

在门机轨道梁上部混凝土强度到达设计强度后，便可拆除支架系统。先松动梁底的木楔子，拆除梁底模，使门机轨道梁与工字钢组合平台脱开；后用葫芦将门机轨道梁下的工字钢组合平台沿水平横梁方向拉出，由塔机直接吊出。最后，将钢支座处预埋的30 mm×30 mm方木条拆除，并沿此凹槽将预埋的钢支座割除，用环氧砂浆将钢支座割除后留下的空洞修补好[5]。

6 结 语

通过三溪口船闸上闸首门机轨道梁的成功实践，表明该工字钢组合平台支撑体系设计科学、施工简单、安全可靠、拆卸方便，支撑平台可重复使用，为其他类似工程的门机轨道梁支撑体系的设计与施工提供了借鉴经验。