1．  前言

聚宝水电站座落于吉林省临江县境内，位于鸭绿江右岸五道沟河的中游。该水库为本河段多级开发的“龙头”水库，是一座以发电、防洪为主的综合利用水利枢纽。水库总库容5700万m³，电站总装机量18Mw。溢洪道位于左岸，系岸坡式溢洪道。闸室设两孔，孔宽10m。交通桥、工作桥断面详见下图：

图1交通桥断面图

图2工作桥断面图

交通桥、工作桥的跨度为10m

2．  简易支承施工的设想

溢洪道的交通桥与工作桥跨度均为10m，重量大（交通桥40.6t，工作桥33t），桥面高距地面20米以上，整体性强，施工难度大，利用现有的设备采用预制主梁吊装的方法很困难。加上当时资金紧张，采用购买型钢做支承即不经济也不方便。施工中考虑到利用现有焊制工字钢梁（图3），再购进一定的型钢做成简易支承承重。

根据枢纽工程总体进度计划要求，采用常规的下部支承施工，施工前首先经过周密的计算，然后对原焊制工字钢梁检测，加长腹板，加固翼缘板。施工中降低难度，保证工期，减少用材，保证桥梁施工的安全和质量。实践中获得了成功，保证了工期。

图3工字钢梁断面

3．  设计

3.1原理

利用现有的焊制Ⅰ₁₀₀相型梁，增加适当的Ⅰ_22a、[₁₀做成简易的支承小桁架，承受桥身和模板的重量，实现交通桥、工作桥的砼浇筑。

3.2支承承重设计

3.2.1设计荷载

详见表1、表2

交通桥荷载表1

工作桥荷载表2

由以上两个表可知,交通桥组合荷载为52t，工作桥组合荷载为44.4t，取最大值52t计算。

3.2.2基本尺寸

桥身L=1000cm,b=30cm,G=52t, ⅠA=138.4cm,t₁=1cm,t₂=0.8cm,h=100cm, h¹=98cm。

3.2.3计算

计算依据《水工钢结构》。

3.2.3.1支承梁的计算

q=G/2L=2.6t/m

M=1/8qL²=32.5t.m

因L/b=1000/30=33.3>13故验算整体稳定用

M_max/(Ψ_b×W_x)<f=21.5KN/cm²             (1)

计算整体稳定用:

Ψ_b=β_b×4320/(λ_y²)×(A×H)/(W_x) ×[(1+(λ_y×t)/（4.4×h）)^1/2+η_b] ×235/f_y                                 (2)

ζ=（L₁×t₁）/（b₁×h）=0.33<2.0

查附表六表达式得

β_b=0.69+0.13ζ=0.7342

A=138.4cm²

I_x=2×b×t₁×(h`/2)<sup>2</sup>+t<sub>2</sub>×h`³/12=206806.13cm⁴

I_y≈2×t₁×b³/12=4500cm⁴

W_x=I_x/A=1494.3

i_y=(I_y/A)^1/2=5.7cm

λ_y=L/i_y=175.37

α_b=0.5                              η_b=0.8×(2×α_b-1)=0

代入式（2）得Ψ_b=1.1434>0.6

ψ_b取值1

验算整体稳定性代入式(1)

M_max/(ψ_b×W_x)=21.5KN/cm²(不安全)

3.2.3.2斜支承选择

选择如下图4布置

图4

验算相型梁

M_max=1/8qL＇²=1/8×2.6×(10-4)²=11.7T.m

代入式（1）M_max/（ψ_b×W_x）=7.83KN/cm²∠21.5KN/cm²（安全）

验算斜支承I₂₂材料简易受力如图5

N=T/sin45^о=18.385T

N=δ×A

A≥N/δ=85.51mm²

A_Ⅰ22=4200mm²>85.51(安全)

为了保证斜支撑的强度内部设置如

图表两个斜拉撑材料用[₁₀

3.2.3.3相型梁搭接处应力的计算材料的选择及搭焊尺寸的计算

焊缝计算

h_f≥1.5t^1/2=4.74mm           选择h_f=5.5mm

搭焊长度8×h_f≤L_w≤60×h_f即44mm≤L_w≤330mm

L_w选择选择300mm

由于相型梁长9.6m，预埋工字钢外露长度L`=0.2+ L_w=0.5m

埋深及选用材料的计算与选择

M_max=N×L`=6.5T.m

ψ_b=1

W_x>M_max/（ψ_b×f）=302.2cm³

材料选择Ⅰ_22a        W_x=309 cm³,I_x=3400cm⁴

弯应力强度校核代入公式(1)

M_max/W_min=(6.5×10×100×11)/3400=21.02KN/cm²<21.5KN/cm²(安全)

埋深计算

假设两根Φ18圆钢焊接到主筋上(附受力图6)

图6

2×3.14×(18/2)²×215÷1000×L≥13×10×0.5

L≥0.594m

埋深选择1m深

3.2.3.3相型梁吊环

吊环选四个   n=6

K≥4        选K=5

G=1.2t       fy=21.5KN/cm²

则As=K×G/(n×fy)=46.5mm²

d=((4×As)/3.14)^1/2=7.7mm

d`≥d所以材选φ16的圆钢即可。

3.3内部结构加强

施工中考虑到相型梁和I_22a搭焊位置有可能存在偏差,以及预埋件和主梁中心线有偏差,造成偏心.因此在两个相型梁之间设五道斜拉小桁架,使两个相型梁构成箱子的形状,保证稳定.小桁架见图7

桁架示意图7

4.布置及材料用量表

4.1布置

布置见图8、图9、图10

交通桥支承布置图  图8            工作桥支承布置图  图9

布置侧视图   图10

4.2材料

材料用量表3

5.相型梁的检测与补强

经检测,工地相型梁长度仅7.5m长,且有个别地方脱焊、筋板有变形、中间有裂口。

5.1相型梁加长

利用工地1cm厚的钢板焊接加长相型梁，45°斜坡口焊。焊缝0.8cm，焊长取1.5m。经检测焊接强度达到质量标准的要求。

5.2补强

针对个别脱焊的部位重新补焊，筋板纽曲的部位再加一块筋板。

在斜支撑和相型梁的节点处，用1cm厚的钢板加两个15cm宽的筋板。

在[10和腹板焊接的地方，加焊钢板，避免因焊接导致腹板的强度降低。

6施工要点体会

6.1预埋件的跟踪与控制

预埋I_22a和钢板直接影响相型粱的位置和受力，进一步影响混泥土的浇筑安全。因此在施工中测量定位，闸墩浇筑到那个部位后及时检测。经检测I_22a预埋件与主粱中心线偏差为1cm。施工中为了保证安全，在相反的方向配φ20圆钢直接在螺栓杆上。

6.2相型粱吊装

由于垂直运输工具只有1方吊，在吊装的过程中直接定位很难，在焊接时，相型粱的中心线和预埋件的中心线直接影响支撑受力。吊装时误差越小，扭转半径越小支撑越安全。吊装时反复调试，误差控制在5mm内。

6.3混凝土浇注的跟踪检测

为了确保施工顺利，有关设计、制作及施工技术负责人员均到现场指导，安排专职人员在施工前设四个参照目标观标点。施工证明支撑结构合理，实测桥梁挠度依次为：5mm、6mm、4mm、7mm，在设计允许的挠度范围内，符合设计要求。

7总结

    在施工中利用现有的型钢，经周密的计算和补强，配置适当的型钢，取得了施工安全的保障。