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1、窑洞衬砌排架优化调整（补充）方案1.工程概况善泥坡水电站大坝采用窑洞式开挖方案，左右岸窑洞跨度10.4m，高8.2m。窑洞为城门洞型，侧面高度为4.20m，窑洞开挖圆拱半径为5.38m，衬砌后圆拱半径为4.58m，夹角为147.77。采用C25混凝土进行衬砌，衬砌厚度为0.8m。衬砌完成之后，窑洞高度为7.4m，跨度为8.80m。窑洞侧面高度4.09m。左岸窑洞衬砌长度40.3m，右岸窑洞衬砌长度为53.01m。2.排架优化调整的目的根据现场实际地形及施工情况，对窑洞衬砌施工方案进行必要的优化调整，克服原设计方案用20钢筋焊接而成的桁架，自身在搬运、安装过程中的难度及结构的稳定性。对20钢筋焊
2、接的排架调整为48*3.5mm钢管进行排架的加工。排架比原设计桁架结构简单，便于加工；排架自身重量较小，便于移动、安装，对加快施工进度有一定的作用；焊接节点比较少，便于焊接，同时排架间便于相互连接成一个整体，加强排架的整体受力结构的稳定性。3.排架工程量加工两个单元的排架进行交替施工，每个单元10.5m,总共加工56榀排架。排架工程量 表1序号名称型号单位单榀排架总量备注1钢管48*3.5t0.18510.38两套模板2钢板=10mm0.422.4两套模板3螺栓16个201120两套模板4螺帽16个201120两套模板5工字钢20am2206.2t4排架受力分析1、窑洞衬砌桁架计算窑洞顶面模板
3、采用桁架支撑，桁架由窑洞侧墙预埋背靠背槽钢支撑。预埋槽钢采用20a，长度为1.15m。工字钢顶面距窑洞拱底部的距离为70cm，预埋槽钢上纵向铺设20a工字钢，桁架间距为37.5cm，如图1。图1桁架由48*3.5mm钢管焊接而成，拱顶端用螺栓连接。窑洞顶部支撑构件用排架，将桁架简化成受均布荷载的三铰拱，如图2图2三铰拱的相应代梁，如图3图3排架间距为0.375m模板标准荷载 （3014.9+306.36）/29.8/11.8=0.265KN/m混凝土标荷载 0.811.80.3752.41039.8/11.8=7.056KN/m桁架自重（5.41+5.848+0.86+0.91+1.07+1.
4、07+0.91+0.88）*2*3.84*9.8/11.8=0.11KN/m可变荷载振捣混凝土时荷载 2KN/m总荷载 0.265+7.056+0.11+2=9.431KN/m支座反力FAy=FAy0=ql2=129.4318.7=41.02KNFBy=FBy0=ql2=129.4318.7=41.02KNMC0=18ql=189.4318.72=89.23KNmFH=MC0f=89.233.27=27.29KN杆件内力计算由公式Mk=Mk0-FHyk计算结果见下表2最大弯矩计算表表2xlqM0fFhykMk18.79.43136.3093.2727.291.63-8.17328.79.431
5、63.1873.2727.292.5-5.03738.79.43180.6353.2727.293-1.23548.79.43188.6513.2727.293.152.6884.358.79.43189.2293.2727.293.1642.8834.78.79.43188.6513.2727.293.152.6885.78.79.43180.6353.2727.293-1.2346.78.79.43163.1873.2727.292.5-5.0377.78.79.43136.3093.2727.291.63-8.1738.78.79.43103.2727.2900由上表可以看出，最大弯矩为8.173KNm，分别在x=1m，x=7.7m处。排架收到水平方向的推力FH，验算钢筋的抗压强度=FHA=27.29103489=55.8N/mm2335N/mm2排架断面受压满足要求强度验算=MmaxW=8.1731065.08103=1608N/mm2205N/mm2因此，桁架强度不满足要求。在拱架上加撑杆，具体如图4。图4对半边拱进行分析，将半个拱简化为一个均布荷载的连续梁，如下图5图5M=0.083ql2=0.0839.4310.842=0.552KNm=MmaxW=0.5521065.08103=108.7N/mm2205N/mm2即排架强度满足要求。1
