锦凌水库大坝翻转模板的设计与施工

摘要：根据水工建筑物特点，设计悬臂结构翻转模板，避免混凝土错台、挂帘等现象，确保坝体外型尺寸要求;翻转模板能实现混凝土快速、不间歇连续上升，能显著缩短混凝土施工工期、降低工程造价、早日发挥工程效益。

关键词：锦凌水库  翻转模板  设计  施工

1 工程概况

锦凌水库大坝布置由右连接段、引水坝段、底孔坝段、溢流坝段、挡水坝段、左连接段组成。混凝土工程量49.6万m3，大坝结构复杂，模板需求量大。为加快施工，降低施工成本，保证混凝土浇筑外观质量，采用4.5m*1.5m、3.0*1.5m（长*高）平面翻转模板，半径为2.5m、1.25m1/4圆弧翻转模板用于锦凌水库大坝混凝土浇筑。

2 翻转模板的组成

主要由面板系统、支撑系统、锚固系统、工作平台以及其他辅助系统组成。翻转模板结构见图1。

图1  翻转模板结构图

①面板系统：由3015钢模竖向拼装，钢模用U型卡连接。②支撑系统：支撑系统由□100*50*3mm方钢及∠50*50角钢组成。竖肋双方钢间距与支撑桁架间距相同为1.95m，横向龙骨双方钢间距为1.06m;桁架由5根∠50*50角钢组成，外弦杆间用4根φ20钢筋通过焊接相连，形成空间整体结构。③锚固系统：锚固系统主要由φ32套筒螺栓和φ20锚筋组成。套筒采用40Cr钢加工而成，套筒长度为42cm，套筒锚锥端带6cm内丝扣，套筒另一端为12cm外螺栓丝扣，外螺栓末端4cm加工成四方形，以方便套筒螺栓拆除;水平方向预埋的4根φ20锚筋（带6cm丝扣）长30cm与套筒螺栓连接，锚筋另一端与仓内4根φ12拉筋焊接。采用套筒式设计，安装拆卸方便。④工作平台系统：在桁架底层角钢面上铺设250*60*3cm木板作为工作平台。垂直面上每三块模板为一个单元。

3 翻转模板受力验算

翻转模板在工作状况时为悬臂结构，浇筑混凝土时侧压力通过面板系统传递给支撑系统的桁架部分，最后传力给锚固系统。作用在模板上的所有荷载最终转换为锚固系统及4根锚筋拉条共同承担。

3.1 荷载计算 计算模板的受力时，荷载由恒荷载和活荷载组成。

3.1.1 恒荷载-新浇混凝土对模板侧面的压力。当采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力，可按式（1）和式（2）计算，取两式中的较小值。

F1=0.22γ·t0β1β2V0.5（1）

F2=γ·H             （2）

混凝土常温T=15℃，加入缓凝剂β1=1.2，混凝土坍落度110-150mm，β2=1.15，混凝土的密度γ=24 kN/m3，

混凝土的浇筑速度V=0.5m/h。

F1=0.22*24*6.7*1.2*1.15*0.50.5=34.52（kN/m2）

F2=γ·H=24*3=72（kN/m2）

取两者较小值，则F=34.52kN/

m2

3.1.2 活荷载-振捣混凝土产生的荷载标准值。在新浇混凝土侧压力的有效压头高度内，振捣混凝土对垂直模板产生的荷载为4kN/m2。

确定模板的侧压力为：F=4×1.4+1.2×34.52=47kN/m2。见图2。

3.2 竖肋计算

3.2.1 计算简图。竖肋近似按一跨连续梁计算。竖肋间距0.3m，横龙骨间距1.06m，荷载为0.3×47=14.1kN/m。

3.2.2 强度验算

M= ×ql = ×14.1×1.062=1.98kN·m

查型钢特性表得□100*50*3双方钢的截面抵抗矩和惯矩为：W=44840mm3，I=2242400mm4。

横肋的最大的内应力为：σ= =44.2N/mm2，□100*

50*3号方钢的许用应力值[f]=215N/mm2，σ<[f]。

3.2.3 跨中挠度验算。验算挠度时采用的荷载仅采用新浇混凝土侧压力的标准荷载，q′=b×F=0.3×47=

14.1kN/m，弹性模量E=2.06×105N/mm2，ω= =0.5

mm

查《建筑工程模板施工手册》表5-3-7，允许挠度为[ω]=1060/500=2.12mm，ω<[ω]，满足要求。

3.2.4 悬臂端挠度验算。校核模板底端悬臂的挠度。悬臂长度为a=0.22m，

w= =0.02mm<[ω]=350/500=0.7mm

结论：强度和挠度均满足要求。

3.3 横龙骨计算

3.3.1 计算简图。穿墙螺栓是竖龙骨的支承，根据穿墙螺栓的布置计算最大弯矩：q=0.3*47=14.1kN/m

M= ql （1-4 ）=4.76kN·m

3.3.2 强度验算。双100*50*3方钢的截面抵抗矩和惯矩为：W=44840mm3，I=2242400mm4，双100*50*3方钢的许用应力值[f]=215N/mm2。

σ= =106.13N/mm2<[f]=215N/mm2满足要求。

3.3.3 跨中挠度验算。采用叠加法计算跨中挠度

f= （5-24 ）=1.93mm<1950/500=3.9mm

结论：强度和挠度均满足要求。

3.4 拉杆计算 拉杆用于模板与混凝土之间的拉结，承受混凝土的侧压力和其他荷载，也是模板及其支撑结构的支点。因此拉杆的布置对模板结构的整体性、刚度和强度影响很大。

计算公式为：N？燮An·f

N=a×b×F

N——混凝土的侧压力（kN）;a、b——分别是纵向和横向的拉杆间距（m）;F——混凝土的侧压力（kN/m2）;An——拉杆的净截面面积（mm2）;f——拉杆的抗拉强度设计值（170N/mm2）。

N=F·ab=47×1.06×1.95=97.15kN

拉杆螺栓为32普通型，取截面直径为30mm，净截面面积为A=706.5mm2。螺栓应力为：

σ= =137.5N/mm2<170N/mm2

结论：强度和挠度均满足要求。

4 效果及评价

翻转模板能实现混凝土连续施工，既避免多次转运，又缩短安装时间，保证混凝土外观质量，降低施工成本。经测算，锦凌水库翻转模板的安装、耗材使用费较普通模板节省20元/m2。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.SL303-2004，水利水电工程施工组织设计规范[S].北京：水利电力出版社，2004年08月23日.

[2]中华人民共和国水利电力部.SDJ207-82，水工混凝土施工规范[S].北京：水利电力出版社，1982.

[3]司兆乐主编.水利水电施工技术[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

作者简介：李汉涛（1971-），男，湖北孝感人，高级工程师，研究方向：水利水电工程施工。