賈海偉JIA Hai-wei

（中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310011）

1 工程概況

江西省峽江水利樞紐以調(diào)洪、電力、航道運(yùn)輸為主、兼顧灌溉、供水、調(diào)節(jié)等綜合作用。樞紐電站共裝機(jī)9臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量為360MW。東電燈泡貫流式水輪機(jī)進(jìn)水口基礎(chǔ)高程EL14.05m，頂部高程EL31.55m，垂直高度17.50m，尾水出口高程EL16.0m尾水流道呈喇叭口形狀，長25.671m，上游側(cè)喇叭口徑11.704m，下游出口垂直高度13.60m，機(jī)組安裝高程EL22.8m，從上游到下游依次為發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)等。

2 流道模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 流道模板基本參數(shù)

流道模板的后部支撐主要由龍骨和鋼管楞構(gòu)成，支撐模板的龍骨由方木組件組合而成，截面50×100mm，基本構(gòu)件為三角體，龍骨間距400mm。支撐龍骨木楞的鋼管楞用兩根φ48鋼管組成，即鋼管鋼楞組裝成墻身模板時(shí)，由穿墻螺栓把墻體龍骨模板拉結(jié)牢固，每個(gè)穿螺墻栓成為鋼管鋼楞組成的支點(diǎn)，水平間距500。流道模板組裝見圖1（流道模板為漸變圓弧，以第三層EL19.0~22.0計(jì)算，所有參數(shù)均為最大值）。

圖1 流道模板組裝示意圖

穿墻螺栓水平間距50cm，穿墻螺栓豎向間距50cm，直徑1.2cm。面板板厚h=1.5cm，彈性模量值E=6000N/mm2，面板抗彎強(qiáng)度13N/mm2?？辜魪?qiáng)度設(shè)計(jì)值[v]=1.5N/mm2。

2.2 流道模板荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

流道模板強(qiáng)度的復(fù)核主要校核新澆筑混凝土給模板的側(cè)壓力和傾倒混凝土過程中產(chǎn)生的荷載作用，其撓度復(fù)核時(shí)只分析新澆混凝土給模板的側(cè)壓。按照J(rèn)GJ162-2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》第4.1.1條，給出了新澆筑混凝土過程中對模板側(cè)壓計(jì)算方式：

新澆筑混凝土側(cè)壓取值為下公式計(jì)算得到較小者：

其中γc——為混凝土的重力密度，取24.50kN/m3；to——為新澆筑混凝土初凝時(shí)間（h按實(shí)際確定。沒有記錄數(shù)據(jù)時(shí)，采用to=200/（T+15）算（T為混凝土的溫度）取4.25h；T——為混凝土的入模溫度，取32.00℃；V——為混凝土澆筑時(shí)的速度，取1.20m/h；H——混凝土對模板側(cè)壓計(jì)算部位至新澆筑混凝土頂總高度，h=0.22×4.25×1.15×1.0×（1.2）1/2=1.178m取1.2m；β1——鋼管加劑對整體影響的修正系數(shù)（不摻加劑取值1.0，摻緩凝的鋼管加劑值取1.2），摻有粉煤灰和高效減水劑，取1.2；β2——混凝土坍落度的影響修正數(shù)（坍落度小于3cm時(shí)，取0.85；5～9cm時(shí)，取1.0；11～15cm時(shí)，取1.15）。

根據(jù)公式得到的新澆筑混凝土對模板側(cè)壓標(biāo)準(zhǔn)值F=0.22×24.5×4.25×1.2×1.0×（1.2）1/2=30.113kN/m2；F=γc×H=29.4kN/m2取F=29.4kN/m2；實(shí)際驗(yàn)算采用新澆混凝土對模板側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值F=29.4kN/m2；采用串筒入模時(shí)，混凝土下料過程中產(chǎn)生的水平荷載取F1=2.0kN/m2；砼振搗對模板產(chǎn)生的側(cè)壓力按F2=3.5kN/m2考慮。

新澆筑砼時(shí)對側(cè)模板壓力荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2。

振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.3。

2.3 流道木模面板計(jì)算

流道模板板面是受彎結(jié)構(gòu)，施工時(shí)需要驗(yàn)算模板的抗彎強(qiáng)度和剛度。按照最薄弱環(huán)節(jié)，以第三層EL19.0~22.0進(jìn)行計(jì)算，支撐在龍骨上的3跨看作連續(xù)梁，進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，詳見圖2。

圖2 面板計(jì)算應(yīng)力圖

2.3.1 抗彎強(qiáng)度計(jì)算

上式中f——抗彎強(qiáng)度的計(jì)算數(shù)值（N/mm2）；M——最大彎距的數(shù)值（N·mm）；W——面板的凈截面抵抗矩，W=60.00×1.50×1.50/6=22.5cm3=22500mm3；[f]——抗彎強(qiáng)度的設(shè)計(jì)取值（N/mm2），[f]=13N/mm2。

上式中q——模板上的側(cè)壓力，它包括：新澆混凝土對模板側(cè)壓力設(shè)計(jì)值，q1=1.2×0.40×0.9×29.40=12.701kN/m；傾倒混凝土側(cè)壓力設(shè)計(jì)值，q2=1.3×0.40×0.9×2.00=0.936 kN/m；q=12.701+0.936=13.637kN/m；l——計(jì)算跨度（龍骨龍骨間距），l=40cm；M=ql2/10=（13.637×4002）/10=2.1819×105N/mm2；面板受力時(shí)的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=13.000N/mm2；經(jīng)計(jì)算得到，抗彎強(qiáng)度計(jì)算數(shù)值：f=M/W=（2.1819×105）/22500=9.697N/mm2；受力時(shí)的抗彎強(qiáng)度計(jì)算值<[f]，滿足要求！

2.3.2 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

計(jì)算式如下：∨=0.6ql；上式中，∨——面板受力計(jì)算最大剪力（N）；l——計(jì)算跨度值（豎楞距離）：l=500.0mm；q——模板的側(cè)壓力線受力，其包括如下：新澆筑混凝土對模板側(cè)壓設(shè)計(jì)值，q1=1.2×0.40×0.929.40=12.701kN/m；傾倒混凝土側(cè)壓力設(shè)計(jì)值，q2=1.3×0.40×0.9×2.00=0.936kN/m；q=12.701+0.936=13.637kN/m；模板板面最大的剪力值：V=0.6×13.637×500=4091.1N；模板截面的抗剪強(qiáng)度值須符合：T=3V/（2b hn）≤fv；其中，T——為截面最大的受剪力（N/mm2）；V——為面板計(jì)算的最大剪力（N）：V=4091.1N；b--為構(gòu)件截面寬度（mm）：b=500mm；hn——板面板厚（mm）：hn=15.0mm；fv——為面板抗剪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值（N/mm2）：fv=1.500N/mm2；模板面板截面最大剪力計(jì)算得值：T=3×4091.1/（2×500×15.0）=0.8182N/mm2；模板面板截面的抗剪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值：[fv]=1.500N/mm2；模板面板截面的最大剪力計(jì)算值T=0.0.8182N/mm2<截面抗剪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值[T]=1.5N/mm2，滿足規(guī)范要求！

2.4 龍骨楞的計(jì)算

龍骨直接承受模板受力時(shí)傳遞的荷載作用，流道龍骨為三角形組成的衍架，以均布受力荷載的3跨連續(xù)梁作為單元驗(yàn)算。流道龍骨采用木楞，木楞截面的慣性矩（I）和截面抵抗矩（W）分別為：W=5.00×10.002/6=83.34cm3；I=5.00×10.003/12=416.67cm4。

2.4.1 龍骨的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

龍骨跨中最大彎矩按下式計(jì)算：M=0.1ql2；其中，M——龍骨跨中計(jì)算得最大彎距（N·mm）；l——跨度取值：l=400.0mm；q——在龍骨上的線荷載，其包括：新澆筑混凝土對構(gòu)件側(cè)壓設(shè)計(jì)值q1=1.2×29.4×0.40×0.90=12.701kN/m；傾倒混凝土對構(gòu)件側(cè)壓設(shè)計(jì)值q2=1.3×2.00×0.40×0.90=0.936kN/m，0.9為折減系數(shù)。q=12.701+0.936=13.637kN/m；龍骨最大彎距值：M=0.1×13.637×400.0×400.0=2.182×105N·mm；龍骨的抗彎強(qiáng)度值應(yīng)符合要求：σ=M/W

2.4.2 模板龍骨的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

模板龍骨最大的剪力以均布荷載下的3跨連續(xù)梁進(jìn)行復(fù)核，計(jì)算式如下：∨=0.6ql

式中，V——龍骨承受最大剪力；l——計(jì)算跨度（鋼管間距）：l=500.0mm；q——龍骨上線荷載，其包括：新澆混凝土對構(gòu)件側(cè)壓力設(shè)計(jì)q1=1.2×29.4×0.20×0.90=6.351kN/m；傾倒混凝土對構(gòu)件側(cè)壓設(shè)計(jì)值q2=1.3×2.00×0.20×0.90=0.468kN/m，式中，0.9是折減系數(shù)。

龍骨的最大剪力：V=0.6×6.351×500.0=1905.3N；構(gòu)件截面的抗剪強(qiáng)度須滿足下式：T=3V/（2b hn）≤fv

式中，T--截面最大的受剪應(yīng)力值（N/mm2）；V——龍骨計(jì)算的最大剪力（N）：V=1905.3N；b——龍骨截面寬度（mm）：b=50.0mm；hn——龍骨截面高度（mm）：hn=100.0mm；fv——龍 骨 的 抗 剪 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 值（N/mm2）：fv=1.500N/mm2；龍骨截面的受剪計(jì)算值：T=3×1905.3/（2×50.0×100.0）=0.572N/mm2；龍骨截面的受剪計(jì)算值T=0.572N/mm2<龍骨截面的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)fv=1.5N/mm2，符合規(guī)范要求！

2.4.3 龍骨的撓度計(jì)算

按照《建筑施工計(jì)算手冊》，剛度計(jì)算采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)不考慮振動(dòng)荷載作用。

龍骨撓度的復(fù)核式如下：v=0.677ql4/（100EI）<[v]=l/250

上式中，ν——龍骨受力時(shí)最大撓度值（mm）；q——龍骨上的線荷載值（kN/m）：q=29.4×0.2=5.88kN/m；l——計(jì)算跨度值（鋼管距離）：l=500.0mm；E——龍骨彈性模量值（N/mm2）：E=6000.00N/mm2；I——龍 骨 截 面 慣 性 矩 值（mm4）：I=4.167×106mm4。

龍骨最大撓度：ν=0.677×5.88×5004/（100×6000×4.167×106）=0.10mm；龍骨最大容許撓度：[ν]=500/250=2.0mm；龍骨最大撓度計(jì)算數(shù)值ν=0.10mm<龍骨最大容許的撓度值[ν]=2.0mm，符合規(guī)范要求！

2.5 鋼管楞的計(jì)算

鋼管楞受龍骨傳遞的應(yīng)力，按集中荷載狀態(tài)3跨連續(xù)梁進(jìn)行校核，詳見圖3，鋼管楞采用鋼楞，鋼管截面的慣性矩值與截面的抵抗矩值是：鋼管楞規(guī)格：圓鋼管48×3.5；鋼管楞的截面抵抗矩W=5.08cm3；鋼管的楞截面慣性矩I=12.19cm4。

圖3 鋼管楞計(jì)算簡圖

2.5.1 鋼管楞的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

鋼管楞跨中彎矩計(jì)算公式：M=0.175ql

其中，作用在鋼管楞的荷載：q=（1.2×29.4+1.3×2）×0.4×0.5/2=3.788kN；鋼管楞的計(jì)算寬度（對拉螺栓水平距離）：l=50cm；鋼管楞最大彎矩：M=0.175×3788×500.00=3.314×105N·mm。

鋼管的強(qiáng)度驗(yàn)算式為：σ=M/W

其中，σ——鋼管楞的最大應(yīng)力計(jì)算值（N/mm2）；M——鋼管楞的最大彎距值（N·mm），M=3.314×105N·mm；W——鋼管楞凈截面抵抗矩值，W=5.08×103mm3；f——鋼管楞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2），[f]=205.000N/mm2；鋼管楞最大應(yīng)力計(jì)算值：σ=3.314×105/5.08×103=65.25N/mm2；鋼管楞最大應(yīng)力計(jì)算值σ=65.25N/mm2<鋼管楞抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205.00N/mm2，滿足要求！

2.5.2 鋼管楞抗剪強(qiáng)度的驗(yàn)算

公式如下：V=0.65P

其中，P——作用在鋼管楞的荷載：P=（1.2×29.4+1.3×2）×0.4×0.5/2=3.788kN；V——鋼管楞計(jì)算的最大剪力值（N）；鋼管楞的最大剪力：V=0.65×3788=2.463×103N；鋼管楞截面的抗剪強(qiáng)度值須滿足條件：T=2V/A≤fv

上式中，T——截面的最大受剪應(yīng)力值（N/mm2）；V——主楞計(jì)算的最大剪力值（N）：V=2463N；A——鋼管截面面積值（mm2）：A=489.23mm2；fv——抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）：fv=120N/mm2。

鋼管主楞截面受剪應(yīng)力計(jì)算值為：T=2×2463/489.23=10.07N/mm2；

鋼管主楞截面受剪應(yīng)力計(jì)算值T=10.07N/mm2<鋼管主楞截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv=120N/mm2，滿足規(guī)范要求！

2.5.3鋼管楞的撓度驗(yàn)算

按照《建筑施工計(jì)算手冊》，剛度的驗(yàn)算用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)不考慮振動(dòng)荷載影響。

鋼管撓度計(jì)算式如下：

ν=1.146ql3/（100EI）≤[ν]=l/400

其中，q——龍骨作用于支座的荷載值（kN/m）；

P=29.4×0.40×0.50＝5.88kN/m；

ν——鋼管楞最大撓度（mm）；

l——計(jì)算跨度（水平螺栓間距）：l=500.0mm；

E——鋼管楞的彈性模量（N/mm2）：E=210000.00 N/mm2；

I——鋼管楞的截面慣性矩（mm4），I=1.219×105mm4；

鋼管楞最大撓度計(jì)算值如下：

ν=1.146×5.88×5003/（100×2.10×105×1.219×105）=3.29×10-4mm；

鋼管楞最大容許撓度值為：[ν]=1.5mm；

鋼管楞最大撓度的計(jì)算值ν=3.29×10-4mm<鋼管楞最大容許的撓度值[ν]=1.5mm，滿足要求！

2.6 通過驗(yàn)算確定木模參數(shù)

確定流道墻身模板最高高度為3.0m，模板背楞龍骨為100×50木方組件（基本構(gòu)件為三角），最大間距為400，模板板面為15×100條木，配模寬度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定，模板水平背楞為Φ48鋼管單排雙根間距為0.5m，Φ12對拉螺桿距地面木方上邊緣300mm間距為50×50cm，山字形扣件加Φ12配套螺帽，架立采用Φ48鋼管，平面預(yù)埋斜“L”形地錨。

3 工程實(shí)施實(shí)體效果

3.1 模板現(xiàn)場實(shí)施

流道模板主要由三角形龍骨衍架，模板面木條，模板光面紙組成，施工工藝流程如下所示：施工前準(zhǔn)備（材料及相關(guān)技術(shù)計(jì)算）→模板加工及編號(hào)→測量放樣→設(shè)置架立筋→安裝龍骨→安裝木面板及張貼光面膜→模板加固→混凝土澆筑→拆模及養(yǎng)護(hù)管理，現(xiàn)場實(shí)施效果如圖4。

圖4 流道模板施工效果圖

3.2 現(xiàn)場實(shí)體效果

尾水流道模板施工難點(diǎn)是前期根據(jù)施工圖紙進(jìn)行龍骨的計(jì)算，實(shí)施的重點(diǎn)是對模板安裝質(zhì)量控制及混凝土施工時(shí)模板維護(hù)，峽江水利樞紐尾水流道模板實(shí)施以來，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理，混凝土實(shí)體質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，外觀線性順直，為后期優(yōu)質(zhì)工程質(zhì)量獎(jiǎng)的評(píng)選，打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。