顧利超，杜潤(rùn)寧，翁 銳

(1. 中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川 成都 611130；2. 中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

西藏DG水電站位于西藏自治區(qū)山南市境內(nèi)，樞紐建筑物由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)及升壓站等組成。發(fā)電廠房采用壩后式布置，主要由主廠房、上游副廠房、下游副廠房、變電站等組成。為滿足水電站首臺(tái)機(jī)發(fā)電目標(biāo)，GIS室所在的上游副廠房被視為廠房工程的關(guān)鍵部位。其混凝土材料原計(jì)劃通過(guò)廠壩平臺(tái)通道進(jìn)行吊運(yùn)，受新冠狀病毒疫情影響等原因，廠壩平臺(tái)通道未能按期形成，因此上游副廠房混凝土材料調(diào)整至廠房尾水平臺(tái)通道吊運(yùn)。由于尾水平臺(tái)場(chǎng)地受限，需將尾水閘門孔采用蓋板封堵才能滿足車輛通行條件[1]。

1 鋼蓋板路面體系方案的提出

廠房尾水平臺(tái)設(shè)計(jì)總長(zhǎng)128 m，寬13 m，每臺(tái)機(jī)組在尾水平臺(tái)軸線位置各布置1個(gè)長(zhǎng)21.98 m，寬4.7 m的尾水檢修閘門孔，尾水平臺(tái)通道原規(guī)劃用于主、副廠房混凝土施工設(shè)備通行及材料運(yùn)輸。為滿足上游副廠房混凝土材料吊運(yùn)要求，在尾水平臺(tái)新增規(guī)劃布置1臺(tái)軌道間距為8 m的M900移動(dòng)式塔機(jī)，塔機(jī)軌道跨閘門孔布置，詳見(jiàn)圖1。經(jīng)計(jì)算，布置塔機(jī)后的尾水平臺(tái)剩余空間無(wú)法滿足車輛通行條件，因此需將閘門孔封堵形成車輛通道。鋼結(jié)構(gòu)蓋板路面體系因其制作安裝便利，與尾水檢修閘門施工干擾少，故廠房尾水平臺(tái)通道選擇采用鋼蓋板路面體系[2]。

圖1 廠房尾水平臺(tái)結(jié)構(gòu)布置圖

2 鋼蓋板路面支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)布置

1)路面板。結(jié)合尾水閘門孔的尺寸大小，路面板采用5 060 mm×2 420 mm的標(biāo)準(zhǔn)化鋼路面板。面板采用材質(zhì)Q355C，厚度為15 mm的花紋鋼板[3]。

2)面板下的支撐梁。鋼蓋板路面支撐系統(tǒng)采用I36B(Q355C)工字鋼作為橫向支撐梁，梁間距按38.5 cm進(jìn)行均勻布置。為滿足鋼蓋板主骨架即工字鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性要求，在工字鋼之間按61 cm間距焊接扁鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)[4]。鋼蓋板路面體系結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖2。

圖2 鋼蓋板路面體系結(jié)構(gòu)布置圖

2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，廠房尾水平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)蓋板通道，主要通過(guò)的車輛為：混凝土罐車(最大輪壓121.3 kN)、自卸汽車(最大輪壓62.5 kN，用于裝修、施工輔材等材料運(yùn)輸)、平板拖車(最大輪壓90 kN，用于預(yù)制梁、尾水門機(jī)等材料運(yùn)輸)。

通過(guò)對(duì)上述車輛荷載分析比較，其中混凝土罐車所產(chǎn)生的輪壓最大。項(xiàng)目部長(zhǎng)租混凝土罐車9號(hào)(車重14.3 t)裝載7 m3時(shí)，罐車后軸荷載為242.6 kN，每側(cè)輪壓為：P=242.6/2=121.3 kN。

鋼蓋板采用扁鋼將工字鋼進(jìn)行焊接連接，車輪荷載作用工字鋼時(shí)，其相鄰2根工字鋼均也受力，因此在考慮最不利情況時(shí)，車輛傳來(lái)的活荷載設(shè)計(jì)值考慮按標(biāo)準(zhǔn)值：121.3 kN進(jìn)行計(jì)算即可。

作用情況如圖3所示。

圖3 車輪作用受力分析圖(單位：cm)

2.2.1 路面體系橫向支撐梁的計(jì)算

1)強(qiáng)度驗(yàn)算。I36b工字鋼重量為65.66 kg/m，由此產(chǎn)生的跨中最大彎矩為

M'max=65.66×9.8×10-3kN/m×4.72m2/8=1.8 kN·m

梁跨中最大彎矩處的正應(yīng)力為

σmax

梁支座最大剪力處的剪應(yīng)力為

Vmax

2)剛度驗(yàn)算。梁跨中最大彎矩處產(chǎn)生的最大撓度為

由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》附錄2知[γT]=l/400=4 700 mm/400=11.8 mm>γmax，滿足要求。

為滿足鋼蓋板主骨架即工字鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性要求，采用-10×240扁鋼按0.61 m間距對(duì)工字鋼進(jìn)行焊接連接。

2.2.2 路面體系路面板的計(jì)算

1)面板參數(shù)。面板采用鋼面板，厚度為15 mm；板底支撐采用I36b工字鋼，工字鋼間距385 mm。

面板彈性模量E(N/mm2)：206 000；面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)：205；

鋼面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為

2)強(qiáng)度驗(yàn)算。活荷載為混凝土罐車后輪壓：

2P=2×121.3 kN=242.6 kN

跨中最大彎矩為

跨中最大彎矩處的正應(yīng)力為

3)剛度驗(yàn)算。

鋼面板最大允許撓度：[V]=385/250=1.54 mm>面板的最大撓度值1.06 mm，滿足要求。

通過(guò)驗(yàn)算，采用I36b工字鋼梁作為支撐梁，15 mm鋼板作為面板的鋼結(jié)構(gòu)蓋板能承受裝載7 m3混凝土罐車(最大輪壓為12.1 t)的通行，因工程所在地屬于高寒地區(qū)(最低溫度可達(dá)到-20℃)，為滿足耐久性要求，工字鋼鋼材采用Q355C。

3 鋼蓋板路面系統(tǒng)的施工

3.1 鋼蓋板制作

1)放樣。放樣人員充分熟悉設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)技術(shù)要求后，對(duì)所使用鋼材的材質(zhì)、規(guī)格及外觀質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核，防止不合格的材料進(jìn)場(chǎng)。放樣時(shí)，以1∶1的比例在構(gòu)件表面放出平面節(jié)點(diǎn)大樣，并對(duì)構(gòu)件的外形尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及焊縫形式等進(jìn)行復(fù)核，核對(duì)無(wú)誤后進(jìn)行構(gòu)件切割。

2)切割。選用半自動(dòng)氧氣乙炔切割機(jī)進(jìn)行切割，切割后其切割面應(yīng)無(wú)裂縫、夾渣、分層和大于1 mm的缺棱。切割完成后，采用角磨機(jī)對(duì)切割面修磨平整，同時(shí)按照規(guī)范要求對(duì)切割完成的鋼材進(jìn)行矯正成型，矯正后的鋼材表面不應(yīng)有明顯的凹面或損傷，劃痕深度不得大于0.5 mm。切割完成后的各部件應(yīng)進(jìn)行編號(hào)并分類堆放，防止焊接時(shí)出錯(cuò)。

3)焊接、打磨。選用半自動(dòng)焊、H08A焊絲配高猛焊劑進(jìn)行焊接，焊接由專業(yè)焊工進(jìn)行。①鋼蓋板焊接：先進(jìn)行鋼蓋板骨架焊接，再將焊接好的鋼蓋板骨架與鋼面板焊接，其中鋼面板采用成品(在工廠按照?qǐng)D紙要求制作)。結(jié)合圖紙要求，鋼蓋板工字鋼與扁鋼、鋼板(面板)等部位的焊縫形式采用角焊縫；焊腳厚度為8 mm，且一律滿焊。②焊縫打磨：鋼蓋板焊接完成后采用角磨機(jī)對(duì)焊縫進(jìn)行打磨、拋光。

鋼蓋板經(jīng)驗(yàn)收合格后，采取分類、重疊的方式進(jìn)行堆放。

3.2 鋼蓋板安裝

1)運(yùn)輸。鋼蓋板的運(yùn)輸應(yīng)根據(jù)蓋板的安裝順序，分閘門孔洞成套運(yùn)輸；運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)蓋板的長(zhǎng)度、重量選用合適車輛，蓋板在車廂內(nèi)的支點(diǎn)及綁扎方式應(yīng)確保鋼蓋板在裝運(yùn)中不變形。

2)基礎(chǔ)面清理、測(cè)量定位。鋼蓋板安裝前，應(yīng)將基礎(chǔ)面清理干凈，同時(shí)對(duì)蓋板基礎(chǔ)面的尺寸和高程進(jìn)行測(cè)量復(fù)核、定位，確保安裝后的蓋板面在同一水平線上。檢驗(yàn)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度確保其滿足蓋板安裝強(qiáng)度要求。

3)橡膠支座安裝。為防止混凝土基座受鋼蓋板沖擊力破壞，在蓋板與混凝土基座間設(shè)置橡膠支座。橡膠支座安裝時(shí)，采用膠粘劑將橡膠支座與下座板粘接，確保粘接牢固、平整密貼且受力均勻，不得有脫空現(xiàn)象[5]。

4)鋼蓋板安裝。起吊前，為防止提升中發(fā)生翻轉(zhuǎn)、擺動(dòng)、傾斜，嚴(yán)格選用原設(shè)計(jì)吊點(diǎn)(設(shè)計(jì)吊點(diǎn)與蓋板重心在同一條鉛垂線上)進(jìn)行吊裝。蓋板起吊時(shí)，應(yīng)慢起輕落、均勻低速，防止撞擊，當(dāng)蓋板緩慢下落過(guò)程中，安裝人員調(diào)整蓋板的位置，確保其準(zhǔn)確落在指定位置并避免對(duì)橡膠支座造成損壞。蓋板就位后，檢查就位情況，確保蓋板安裝就位穩(wěn)定、可靠。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)鋼結(jié)構(gòu)蓋板因其開(kāi)啟方便快捷，干擾少，有效地緩解了尾水檢修閘門施工與尾水平臺(tái)道路交通之間的矛盾，保證了尾水檢修閘門及主副廠房混凝土的施工進(jìn)度。

2)改進(jìn)的鋼蓋板路面體系支撐橫梁采用材質(zhì)為Q355C的工字鋼，設(shè)計(jì)安全可靠，有效解決了鋼結(jié)構(gòu)在西藏高寒地區(qū)使用的不利影響。

3)考慮永臨結(jié)合，施工期鋼結(jié)構(gòu)蓋板后期進(jìn)行防腐等處理后繼續(xù)使用。