吉布洛水电站厂房桥机梁吊模桁架设计及施工
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【摘要】本文介绍了吊模桁架在吉布洛水电站厂房桥机梁的施工情况，对厂房桥机梁无外支撑吊模桁架的施工原理、结构设计及施工工艺等均做了比较详细的描述，对今后同类工程发电厂房钢筋混凝土现浇梁施工具有较高的参考价值。
【关键词】吉布洛水电站；厂房桥机梁；吊模桁架；设计及施工
吉布洛水电站主厂房厂内桥机梁为钢筋混凝土倒“T”型现浇梁，梁高1.2m，其中腹板宽0.4m、高0.95m，翼板高0.25m、宽0.9m，长度5.88m。本工程桥机梁采用吊模桁架技术进行施工，从而节省了大量的钢材、木材，加快了施工进度，实现了快速、高效施工，保证了混凝土施工质量。
1.吊模施工方案的提出
吉布洛水电站发电厂房是半地下式厂房，厂内桥机梁受起吊场地的限制难以采用预制吊装的方法施工，是本工程施工难度最大的部位之一。
2.吊装法优化设计
2.1设计原理
吊模结构的设计原理是在梁的内部制作数榀组合桁架来承受梁的所有荷载，通过计算将桥机梁部分配筋替代桁架的部分杆件，且梁模板底部无需支立竖向支撑，在混凝土浇筑时将桁架一同浇注在梁体混凝土内。
2.2桥机梁吊模布置型式
吊模型式采用轻型桁架作为吊模的承重构件，将模板和纵向围檩及模板拉杆固定悬挂在桁架下方，同时考虑到桥机梁腹板宽度较小及翼板厚度较薄，且内部钢筋密集的特点，为减少钢筋和桁架之间的干扰，首先利用桥机梁底部的主筋作为桁架的下弦杆。由于梁底主筋长度为5.78m，因此，确定桁架的长度与梁底主筋相同为5.78m。
桁架的高度与桁架长度有关，除考虑斜腹杆及竖腹杆的受力情况和受压稳定以外，还会影响到桁架整体的稳定性。因此，按照通常桁架高度为桁架长度的1/8～1/12取值，该桁架的可选高度在0.48～0.72m之间。
桁架形式见下图：
2.3吊模桁架设计
钢桁架是工程中经常采用的基本受力构件，它和实腹式桁架相比较主要有以下特点：以弦杆代替梁的翼缘和以腹杆代替梁的腹板。而在各节点上将腹杆用节点板与弦杆相联。由于平面桁架整体受弯，并且各杆主要受轴心拉力和压力，应力沿截面分部均匀，能充分利用材料，且结构较轻。
2.3.1设计荷载。吊模桁架主要承受的荷载有桥机梁自重、吊模模板重量、桁架自重、施工时人员设备等所产生的施工活荷载，由于桥机梁混凝土方量较小，施工及浇注时间较短，因此暂不考虑风荷载等因素。各荷载取值见下表汇总所示。
2.3.2桁架的布置。由于桥机梁翼板高度只有0.25m，不适合在其内部安装桁架，而且每侧翼板只比腹板宽出0.25m，很容易将翼板底部的支撑与腹板底部支撑相结合，因此只需将桁架安装在桥机梁腹板内即可。腹板宽度0.4m，且腹板内钢筋较密集，因此桁架榀数为2榀，其各杆件受力情况见下表所示。
桁架的跨度L取决于桥机梁的跨度及满足桁架支座加固点的要求，考虑到桁架理想高度，以公式H=（1/12～1/8）L要求为取值的基础，由于下弦杆取代了原设计顶梁下部的受拉主筋，其尺寸选择还应满足钢筋接头要求，同时考虑施工方便，选择桁架高度为72cm。
由于桁架主要承受均布荷载，因此桁架腹杆系选用斜腹式布置。采用斜腹式腹杆可充分利用钢筋抗拉强度高的特性，使用较长的斜杆受拉，较短的竖杆受压，并且节点尺寸相同便于加工。
斜杆的倾角度对基本内力和节点板尺寸影响较大，一般选用30°～60°左右，考虑到方便定型钢模板的铺设，取节间长度为72cm，斜杆的倾角为45°。
2.3.3桁架杆内力计算。桁架的内力计算可采用节点法进行计算，也可以使用平面桁架通用程序进行计算。由于该桁架节点较少，又为对称结构，对称点的内力相同，只需计算一半桁架的内力，故使用节点法进行内力计算，同时使用平面桁架内力计算软件进行了校核，结果如下表。
2.3.4杆件计算长度确定。经对杆件内力分析，依实际约束情况，选用不同的计算长度，见下表。
2.3.5杆件截面选择。在桁架杆件系中，对受拉杆件、下弦杆、斜腹拉杆进行计算。为减少桁架制作材料、减轻桁架自重，决定利用设计配筋。经与设计人员协商，同意使用梁底最外层设计配筋（φ28）作为桁架下弦杆，上弦杆、竖腹杆的内力为轴向压力。
受拉及受压杆件的截面面积分别按照公式A≥N/[δ]和A≥N/φ[δ]进行计算，并通过计算结果选定杆件的截面如下表。
2.3.6节点设计
2.3.6.1焊缝长度计算。按照相关规范计算，最终确定上、下弦杆焊缝长度不小于22cm，斜、竖腹杆焊缝长度不小于14cm。各杆件均沿弦杆两侧焊饱满。
2.3.6.2节点板计算。根据焊缝长度要求及各杆件的位置摆放关系和最小间距，确定节点板平面尺寸为0.13×0.13m，下弦杆中间处节点板尺寸为0.22×0.13m。
因此结合各杆件受力大小及现场材料实际情况，经计算确定节点板厚度为10mm厚钢板。
2.3.7桁架整体挠度验算。按照《起重机设计规范》及混凝土变形要求，取其中偏于安全的数值，确定允许挠度为：L/500=1.32cm。桁架挠度按照公式f=Ni×Ni×Li/（E×Ai）≤[f]进行计算。
计算结果为：f=1.033cm
2.4桁架的侧向连接
两榀桁架单独制作完成，经验收满足要求后，进行桁架组装，将桁架的节点板放置在外侧。两榀桁架之间采用由φ25钢筋制成的U形连接件焊接连接，在桁架长度范围内，上部采用5个连接件沿竖腹杆位置间隔布置，下部在除两端支座处以外的所有竖腹杆处布置7个连接件，共计12个，上部连接件之间距离1.44m，下部连接件之间距离0.72m。
3.施工要点体会
3.1严格控制制作、运输、安装质量
由于钢筋焊接车间距工地较远，运输可能会有变形的现象。因此，在运输过程中，应小心装卸，避免在运输过程中桁架产生不必要的变形。
在吊装前，计算确定吊点，选用合理的吊装方式，保证吊模结构在吊装过程中不发生变形。吊运、安装时均应严格按技术要求，检查桁架立面不垂直度和其余配筋的平直度及节点焊缝质量。
3.2合理的混凝土施工程序
采用人工平仓振捣，铺料厚度控制在30cm左右，做到随浇筑随平仓。由于梁内的设计配筋和桁架的钢筋密集，振捣多为不便，在施工前应加强相应施工工种的责任心教育并进行现场技术交底，确保混凝土进料均匀、振捣密实。
4.结束语
吉布洛水电站厂内桥机梁成功采用的无外支撑立模的桁架吊模浇筑混凝土施工技术，实现省工、省料、省时、施工方便、安全可靠的目的。同时，钢筋、模板和桁架可以提前制作安装，不占用工程的直线工期，模板可早期拆除，减少模板占用时间，大大加快了施工进度。这些，都给施工带来了相当可观的效益。可广泛用于水利水电、工民建、港口、码头等工程的大型厚板、梁施工中，具有广阔的推广前景。