您当前位置:亿达滑模 >> 技术创新技术创新
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
日期:2015-3-20 15:02:01 来源:互联网 浏览数:
 
分享到:

    1· 工程概况
溢洪道泄槽段底板抗冲耐磨混凝土施工主要包括简易滑模、振捣梁、滑模施工。其中,简易滑模于左右中隔墙3. 25 m 宽底板条带使用; 掺气坎平台采用振捣梁施工; 陡槽段23% 坡段底板和掺气坎反坡段均采用由北新创佳科技公司制作的滑模,并配以布料桁架进行施工。本文重点介绍滑模施工工艺控制。
2 ·滑模施工技术
2. 1 滑模系统计算
2. 1. 1 滑模施工轨道系统
根据抗冲耐磨混凝土仿真工艺试验结果,糯扎渡水电站溢洪道泄槽段底板混凝土施工模板采用有轨滑模。滑模轨道基础有2 种形式: 第一种在基岩面上浇筑40 cm( 宽) × 30 cm( 高) 的C55 混凝土作为轨道基础,轨道基础设置插筋与基岩相连,插筋设计为Φ16 mm、L = 0. 5 m,外露0. 2 m、间距为2. 0m; 插筋顶部焊接螺栓,用以固定轨道垫板及压板( 或直接预埋M16 地脚螺栓,L = 0. 70 m) 。另一种则是在已浇筑的底板表面铺设50 cm × 7. 5 cm × 11cm 的枕木作为轨道的基础。
轨道采用22 kg /m 的轻型钢轨,各节通过鱼尾夹板连接并加固,考虑现场人工安装,轻轨规格选用8 m/节,22 kg /m 轨道技术参数见表1。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
2. 1. 2 滑模施工牵引系统
滑模牵引采用2 台JM5 慢速电动卷扬机,卷扬机牵引绳使用Φ16 mm 钢丝绳。卷扬机布置浇筑块对应掺气坎平台上,卷扬机同步操作。根据仿真工艺试验结果,滑模的配重总重量为4 t,分置于滑模的两端。
本次采用Φ16 mm,6 × 37( a) 纤维芯钢丝绳作为布料桁架﹑滑模的牵引绳,Φ20 mm,6 × 37( a) 纤维芯钢丝绳作为东风15 t 自卸车的牵引绳。
( 1) 滑模牵引绳强度校核
滑模钢丝绳挂钩处设置1 组动滑轮,Φ16 mm,6× 37( a) 类纤维芯钢芯钢丝绳,查《主要用途钢丝绳》[2]得,钢丝绳公称抗拉强度为1 770 MPa,钢丝绳最小破断力为149. 0 kN; 滑模总重约9 t,配重4t,抹面工按6 人总共1 t 考虑,抹面平台2 t。简化后对滑模受力分析如图1[2]。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
已知滑模移动速度为6 m/min,速度很小,近似为匀速滑动,滑模加速度a = 0,根据公式T = Ma +Mgsin α + f( 式中: T 为钢丝绳牵引力; M 为滑模自重+ 配置+ 抹面平台自重+ 抹面工人自重; g 为重力加速度,取10; f 为滑模于轨道面的滚动摩擦力) ;可计算出T = 40.935 kN。
在滑模吊钩处各设置1 组动滑轮,每根钢丝绳受力T1 = T2 = T3 = T4 = T /4 = 10.234 kN。钢丝绳允许拉力:
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
式中: α 为考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数,对6 ×37( a) 取0.82; K 为钢丝绳安全系数,取6; Fg为钢丝绳最小破断拉力,查得149 kN。[Fg]= 0.82 × 149 /6 = 20.36 kN > 10.234 kN,强度满足要求。
综上可知,对于滑模牵引系统,Φ16 mm,6 × 37( a) 类纤维芯钢丝绳强度满足要求。
( 2) 布料桁架牵引绳强度校核
布料桁架钢丝绳挂钩处设置1 组动滑轮,Φ16mm,6× 37( a) 类纤维芯钢丝绳。布料桁架主桁架含两端行走轮重约14 t,3 m3 料斗重约2 t,主桁架可分为2 段,用螺栓联接。对布料桁架受力分析简化如图2,布料桁架自重看做均布荷载,料斗及料斗内的混凝土视为移动荷载。
定义平面坐标系,原点O 和坐标轴x。公式如下:
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
式中: F1,F2为地面对行走轮的支持力; M 为布料桁架质量; m 为3 m3 料斗和混凝土总质量,q 为均布荷载。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
1) 当F1max = 125.8 kN,F2min = 100.3 kN 时,可求得f2 = 5.015 kN ,T2 = 7.321 kN,T1 =55.991 kN。见图3。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
钢丝绳允许拉力[Fg]= 30. 55 kN > T1 /2 =28. 00 kN。
( 2) 当F2max = 206.2 kN,F1min = 19.92 kN 时,可求力f2 = 10.31 kN,T2 = 57.74 kN。
钢丝绳允许拉力[Fg]= 31.66 kN > T2 /2 =28.87 kN,强度满足要求。
综上可知,布料桁架采用Φ16mm,6 × 37( a) 纤维芯钢丝绳,强度满足要求。
由滑模及布料桁架强度校核可知,钢丝绳最大牵引力Tmax = 28.87 kN,
导向滑车( 动滑轮组) 起重力:
Q0 = kP
式中: k 值根据导向角度大小确定,本次导向角度小于10°,取k = 1.04,由前面计算可知P = T = 2Tmax =57.74 kN
可得出导向滑车的起重力Q0 = kP = 6.00 5 t,本次选用8 t 滑车。
( 3) 自卸汽车牵引绳强度校核
采用15 t 自卸汽车运输混凝土,在23% 坡面上,1台卷扬机通过Φ20 mm 钢丝绳牵引。现对其受力分析如图4 所示:
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
自卸汽车卸完料爬坡时,汽车自驱力即可,无需卷扬机施力; 向下游后退行驶过程中,卷扬机整个过程均施力,保证车辆平稳。
当车向下游行驶时,可计算出卷扬机钢丝绳牵引力T = 23.16 kN。
钢丝绳允许拉力[Fg]= 31.84 kN > T = 23.16kN,所以Φ20 mm 钢丝绳强度满足要求。
2. 1. 3 滑模施工卷扬机锚固系统
基岩锚杆采用Φ25,L = 1.5 m 锚杆( 锚固1.2m,外露0.3 m) ,拉杆与锚固体的粘着部分为锚杆的锚固长度Le,锚杆的埋置深度应保证不使锚杆引起地面隆起和地面不出现地基的剪切破坏。土层锚杆的承载力受土质条件、地下水位、锚固体岩性、埋入深度、灌浆压力和次数以及成孔和锚固工艺方法等因素影响; 单根锚杆的承载力( 抗拔力) ,可通过抗拔试验确定,或根据使用经验数据由计算确定。
根据锚杆的传力方式,锚杆的承载力主要由拉杆的极限抗拉强度、拉杆与锚固体之间的极限握裹力、锚固体与土之间的极限抗拔力三者确定,一般在软质岩、风化岩和土层中,锚杆的极限抗拉强度、锚杆孔壁与砂浆的摩擦力均低于砂浆对钢拉杆的握裹力,锚杆极限抗拔力受孔壁摩擦力控制,即取决于沿接触面外围软质岩和土层的抗剪强度。
基岩锚杆的极限抗拔力:
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
式中: D1为锚固体的直径; 临时性锚杆将Tu除以安全系数1. 3 ~ 1. 5; 永久性锚杆将Tu除以安全系数2~ 2. 5,即为锚杆的允许承载力。当锚杆的承载力不足时,可采用适当措施增大锚固长度、一次或多次高压灌浆、机械或爆扩等方法来提高锚固体的极限抗拔力。锚杆基岩与砂浆单位面积上的抗剪强度( 摩阻力) τy,受土层的物理性质( 包括土的内摩擦角、粘聚力等) 、灌浆材料、埋置深度、地下水位、锚杆类型和灌浆工艺等许多复杂因素的影响而变化[3]。
根据土层的抗剪强度τ,可按以下公式估算锚杆的锚固长度Le。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
式中: D 为钻孔直径; Tc为锚杆设计拉力。
假设锚杆锚固长度为1.2 m,查得τ = 1 N/mm2,得出锚杆设计拉力Tc = 150.72 kN。锚杆系统为临时性,安全系数K 取1.5,则允许抗拔力为:
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
设计锚杆埋入深度为1.2 m,外露段长0.3 m,锚杆钻孔孔径40 mm,采用手风钻钻孔,M30 砂浆灌注,如图5 所示。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
卷扬机采用预埋4 根Φ25 mm 地锚固定,对卷扬机受力简化如图6 所示。
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
将卷扬机重量Mg = 28.5 kN,布料桁架对卷扬机的作用力T = Tmax = 57.74 kN,地面与卷扬机间的静摩擦系数μ = 0.3,带入公式M( O) = 2T1 × 0.6- 2T2 × 0.6 - T × 0.2 = 0 得:
再假设下游面单根锚杆对卷扬机的锚固力T2= 0( 设计T2为拉力且不为0) ,全部力由上游面单根锚杆对卷扬机的锚固力T1承受,由假设可得:
滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用
计算可得T1 = 45.8 kN,T2 = 36.18 kN
基岩锚杆的极限抗拔力Tu = 100.48 kN > Tmax= 45.8 kN,因此1.2 m 锚固长度满足强度要求。
2. 2 滑模混凝土施工
溢洪道抗冲耐磨混凝土底板浇筑采用布料桁架入仓,有轨滑模施工。布料桁架混凝土浇筑是以一个长约19 m、断面中心尺寸为2.5 m × 1.9 m 的钢构桁架为主体,桁架通过布置在仓号两侧轨道实行上下游方向行走; 桁架内设置1 个容积为3.0 m3 的混凝土存料斗,存料斗通过布置在桁架一端的卷扬机牵引实行仓内混凝土布料,料斗行走速度为6m/min,确保10 min 内有1 罐料入仓。
通过上述结构的有机组合,形成一套综合性能很强的底板混凝土浇筑专用设备,实现泄槽底板混凝土机械化施工。布料架与泄槽段底板所用有轨滑模同轨,轨道采用22 kg /m 的轻型钢轨,两轨的中心距离为16.6 m。布料桁架行走系统采用2 台8 t 快速卷扬机同步控制,沿轨道行走。
运用先进的变频调速技术,在0 ~20 m/min 之间可随意调整传动电机的速度,使整机在行走过程中运行平稳,可避免晃动引起的结构变形。
2. 3 滑模施工工艺
溢洪道抗冲耐磨混凝土底板施工时应注意以下问题[4 - 5]:
( 1) 模板滑动速度应根据混凝土的塌落度、初凝时间、早期强度的变化、溢流面的不同部位和气温等条件进行控制。
( 2) 为防止混凝土和模板粘连,每次滑升的间隔最大不超过45 min,每次的距离控制在70~75cm。
( 3) 为防止滑模偏移在轨道上用红油漆设立长短标记,当发生偏移时,必须随时予以调整,一切调偏工作都应遵守多次少量的原则,每次调整量不得超过2 cm。
( 4) 混凝土振捣时,宜在滑模前沿进行,不得将振捣器插入滑模下部,振捣器不得触及爬升器、预埋件、钢筋; 模板滑动时应暂停振捣混凝土;
( 5) 在浇筑混凝土过程中,应及时把粘在模板的砂浆、钢筋上的油渍和被油污的混凝土清除干净;
( 6) 对脱模后的混凝土表面,必须及时修整进入抹面工艺时段。
( 7) 滑模起滑后,因故中途停滑时,除了按照施工规范对已经入仓的混凝土进行处理外,还必须将模板按照脱模时间的要求继续滑升,直至顶模完全脱空。待条件许可继续滑行前,须处理仓面,将15 t手滑葫芦挂在预留锚固点上,固定住模板后放松卡轨器,缓慢后移模板至已清理过的仓面。
( 8) 当模板滑升至掺气槽下部时,滑空后拆除抹面平台、限位轮、卡轨器,吊车将模板吊装至下个仓号轨道重新安装,待掺气槽施工完成后下移模板至仓面继续滑模施工。
( 9) 滑模装置的拆除,应按施工技术措施规定的程序进行。
相关阅读

上一条:高墩大跨PC刚构桥挂篮预压试验分析

下一条:波形钢腹板PC组合箱梁桥的力学性能特点