蒲石河抽水蓄能电站悬臂钢模板设计与应用
程剑兵’，邢军”，应小军2
（1.北京工商大学机械工程学院，北京100048；2.中国水利水电第二工程局有限公司，北京100024）
[摘要]根据蒲石河水电站重力圳的结构特点，设计采用新整悬臂大钢板施工，悬臂钢模板主要由整体定型钢 模板和悬骨架组成.重点介绍悬臂钢械板结构设计特点、设计计算及主要施工工艺，其中设计计算包括定登钢模板的强度和刚度验算、悬背架的强度验算和错固系统中受力螺检的强度验算，验算结果表明悬臂钢模板各方面均满足设计要求.
[关键词]悬臂钢模板：结构设计；验算
[中图分类号]TU755.2 [文解标识码]A
[文章编号］1002-8498(2010)12-0060-03
Design andApplication of CantileverSteelFormwork in Pushi River Pumped Storage PowerStation
Cheng Jianbing' Xing Jun² Ying Xiaojun*(1. Sehol of Mechenical Enginering Beijing Technology and Basines Unisersity Bejing 10048 Chins; 2. Chine Sinohydro Engineering Bareou 2 Go. Lad. Bejing 100024 China)
new cantilever steel foemwork is designed for construction. The cantilever steel fermwork is posed of Abstraet : Based on structural characteristics of gravity dam of Pushi River Hydropower Station a kind ofintegral setting steel formwork and cantilever stent. Design characteristic design calculation and mainconstruction technologies are introduced in detail for cantilever steel formwork in which the strength and stiffness checking of setting steel formwork strength checking of cantilever stent and force bolt for ap r o s a p ae a
Key words;cantilerer steel fermwork; structural design; checking
悬臂钢模板主要由整体定型钢模板和悬臂架组成（见图1）.
1工程概况
石河抽水蓄能电站位于江宁省宽甸满族自治县站，总装机容量为1200MW，单机容量为300MW，共4 境内，是我国东北拟建中的第1座大型纯袖水蓄能电台机组.电站工程枢纽建筑物中的下水库档水建筑物为重力式混摄土坝，坝顶高程为70.10m，最大坝高34.1m，坝顶长336m，主要作用是蓄水和泄洪排沙，由 挡水坝段、武洪排沙闸坝段、消力池、引水坝段和坝后厂房组成.本工程的全部19个重力坝段和消力泡左右边输主要采用悬臂销模板施工.
3.1整体定型钢模板
面板采用6mm厚Q235冷轧钢板，板画上 开有上下4排预理螺栓安装孔，每个孔都设有时堵上；竖助采用国标 堵孔器，用时打开，不用热轧[8，横助采用6mm轧L80×6，中阔开有间 厚钢带；整边框采用热
2模板设计总体思路
图1悬臂供板构速Fig. 1Structure ef caatleersteel formwork
1）本工程全部重力坝段、泄洪排沙闸左右边增、消力池边墙在外露面以下使用竹木模板施工，外露面以 上均使用悬臂钢板施工.
2）圳体结构缝使用竹木模板与悬臂钢模板组合施工，并用悬臂架作支撑.
3暴臂钢模板结构组成
万方数据
距300mm的617mn模板连接孔：上下模边概采用式中：温发土自重c=24kN/m，外加剂影响系数B=×3m
10mm厚Q235冷轧钢板带：横背楞采用双排热轧[16.1.2.混凝土落度影响修正系数6，=1.15.新浇混发上下共设置3道.每块标准钢模板的幅面尺寸为3m土初凝时阁t=200/（715）=6.67h，混凝土例压力计算位置至新浇混凝土顶面总高度月=3m，绕筑速度两者中的较小值F=F，=48.6kN/m²，并乘以分项系 V=1m/h 经计算得F =48.6kN/m²，F =72kN/m² 取
3.2悬臂架
主要由模板连接器、上下操作平台、花蓝螺杆机构、模板高度调节机构、竖向主背楞、锚固系统、退模机数1.2.有F=58.32kN/m.构、保险机构、主三角挂架、滞后平台等10部分组成.
倾倒混凝土产生的侧压力取6kN/m”，并乘以活荷截分项系数1.4，得F'=8.4kN/m².
4悬臂钢模板结构设计特点
1）考虑到重力坝和导墙具有45°-50*的前顿坡和后仰45*大悬臂牛题（水平悬臂长度2000mm）的结构特点，设计了可调范围达1200mm的大刚度花篮螺杆 机构，确保模板能调到所需要的倾斜角度.
5.2定型钢模板的强度和刚度验算
经计算，模板面板承受的最大弯曲应力a=61.04N/mm²<215N/mm²，安全. 面板最大浇度f=0.287mm，满足混凝土面平整度要求. 2）爬维的设计是悬臂大钢模板的一个重要特征，采用高级优质中装合金结构钢制造，并进行调质处理 （等火高温国火），具有优良的机械性能，它的小响内螺纹与预理螺栓连接，大端内螺纹与受力螺栓连接.因爬唯需要反复从混凝土里取出周转，所以，爬维大编 设计有内六角和活动扣确. mm<215N/mm²，安全， 模板竖助所承受的最大弯曲应力α=115.85N/ 竖助的最大挑度f_=0.45mm，满足要求. 每块钢模板横背楞支撑在两福悬臂架的竖向主背楞上，属于两端外神的简支梁，当悬臂部分长度a= 0.207l=0.621m时，横背得内的最大弯矩最小，即两程悬臂架间距1.758m，相对模板对称布置.此时，横背摆内的最大弯曲应力a=70.59N/mm²<215N/mm，安全. 3）受力螺栓是承受悬臂钢模板全部荷裁的关键部件，它既承受剪切应力，又承受拉应力，还有高额激据 力和冲击力，悬臂钢模板是否安全，在很大程度上取决于受力螺栓的力学性能. 4）由于重力项和导墙的混凝土墙面是折线，面预埋螺栓在模板上的安装位置是固定的，为保证模板能 恰好在折线处交圈，设计了模板高度调节机构，同时，它也能保证模板相互间的高度一效. 横背楞的最大浇度f=0.617mm，满足要求. 5.3悬臂加的强度验算 承受的荷载，由受力平衡方程 悬臂架所承受的荷载如图2所示.根据悬臂架所 mm，另外，还能确保模板底部与混凝土墙面贴紧，社 5）退模机构的设计使大钢模板能脱离墙面1200绝上下混凝土绕筑层之间的错台和漏浆现家. ∑F -0 ∑F =0 ∑M=0（3） 得：N=142 247.91N 7、* 408 197.91N T =6）悬臂钢模板每次安装时，其位置往往需要左右25375N，其中N为暗副对主三角架的支撑力，T、为架的支撑力. 动的问题，另一方面，还可保证相邻模板之间连接缝的平整度，有效地避免了错台现象. 用节点法求得悬臂架主要构件内力.根据内力计承受的控应力最大，斜撑杆EP所承受的压应力最大， 算结果和主三角架各杆件的结构知，主三角架BP杆8）悬挂点的挂号上设有专门的安全保险机构，主所以需对BP杆进行抗拉强度校核并对斜撑杆EP进行抗压强度及稳定性校核. 平台及护栏，平台角度可调，保证施工人员安全. 7）悬臂架上设计了封闭较好的上、中、下3层作业 三角架上还设有附加钢丝绳平衡机构，这些装置增加 了悬臂模板的安全性和可靠性. BP杆为双排[12.6对媒，2A=31.38cm²，应力g=N/2A=101.81N/mm²<215N/mm²，强度满足要求. 5悬臂钢模板设计计算 长度1=2245mm，双热轧[8 24=20.48cm² 21 = 斜撑杆EP为压杆，最大内力N=188480.33N，202.6cm*，[o，]=215N/mm²，压杆的长度系数μ= 5.1荷载计算 新浇混凝土对模板侧面的压力标准值，采用内部振热时，按式（1），（2）计算，并取其较小值： （1）0.5，惯性半径i =1.27cm.强度验算g=N/2A= （2）92.03N/mn²<215N/mm²，强度病足要求. 万方数据 图1悬臂架承受的荷Fig.2 Bearing loads ef cantilever scaffold 稳定验算：柔度极限值A= E =97.2.柔度A=ml/i=88.39，与[8材料性质有关的营数a=304MPa b= 1. 12MPa 层肤强度[α ] = 235MPa 故 可见A<A<A，是中等柔度杆，使用直线公式求得临界应力为a=a-bA=205.0N/mm²，临界压力P，= g （2A）=419 840%；安全系数n=P/N=2.23 满足稳定性要求. 5.4受力螺栓的安全验算 度[ ]=750-850N/mm²，抗控强度[a、]=890~ 受力螺栓使用的材料是40Cr钢，调质后其抗剪强980N/mm² 困服强度[α ]=785N/mm². 受力螺栓所承受的剪应力： （=D）/4受力螺栓所承受的拉应力： 故受力螺栓的使用安全. 6悬臂钢模板施工工艺 1）施工工艺流程清理模板一涂刷脱模剂→吊装模板→按设计面在模板上安装预理螺栓一校正模板位一拆模板上预理螺栓的连接螺栓一脱模一拆保险栓一 置和委直度或倾斜度一模板验收一浇筑现凝土一养护整体提升悬臂钢模板至上层→错面悬臂钢模板→在准面→下一循环施工. 2）模板错图点混凝土强度达到10MPa以上，方可进行下层模板的安装. 万方数据 7结语 参考文联： =24.94N/mm²<[，1（4） = 401.03N/mm² < [o 1(5) 3）预理螺栓和受力螺检每次必须用厂家提供的专用力矩板手柠紧到位. 4）模板安装前，上次浇筑的混凝土顶部需贴5cm宽的防漏浆海绵条，安装时，模板下口须覆盖上一层至少5en厚老温凝土，通过调整退模机构，使核板下口压 紧老润凝土面. 5）在施工到坝体截面轮席揭点前一层，应严格按设计图所标注的位置安装预理螺检，并调整模板的高 度位置，确保在拐点处模板能正确安装. 6）混凝土浇筑到理件附近时应用软轴握搞器振热，防止埋件发生位移.模板的各层操作平台上不得 堆放重物，并注意随时清理，以确保安全. 7）拆模后对混凝上表面可能出现的麻面、气孔等缺陷，应及时修补.根据实际情况，采取相应的修补方法，修补时采用的砂家（温系土）应与仓内混凝土配合 比一致. 的实际应用情况看，悬臂销模板与传统的组合钢模板 从本工程重力坝、激洪排沙闸边墩和消力池边墙或竹本模板支撑体系相比，提高工效3-5倍，工人的支模方式相比，提高工效2-3倍，工人的劳动强度降 劳动强度降低3倍以上：与传统的钢模板加外推架的低1~1.5倍：另外，模板的自身稳定和显凝土的侧压力全部由悬臂架自身来平衡，仓内无控条，模板无对拉 螺检，适合机械平仓振将作业，混凝土体形易于保证.所以，悬臂钢模板是一种工效高、雕工质量好、工人劳端强度低、操作贺便、安全可靠、经济效益显著、适合于大体积混凝土施工的模板新技术，特别是在水工建筑 物和桥壤等选工中，具有广姆的前景. [1]建筑施工手给（4版）[M].北京：中国建筑工业出般社，2003.Building costrurtioe marual (4h ed. ) M]. Beijng: Chiss Aretitece & Bulding Press 2003. ( in Chinme)[2]赵地框-工程力学（静力学与树料力学）习题详解[M].武区： 华中新按大学出版社，2006.Zhae Ti. Deed esiss sla foe enig ehaic °[]( p )[3]王定，祁始-结构力学[M]，北京：滑华大学出版社，2006. Frienity af Stiene nd Teckg Pmm 2006. ( in Chine)Feng Hndinsg. O Ai. Stntl nehatis M ]. Beijing1[4]刘鸿文.树料力学[M].北京：高等教育出版社，1985. Tsinghas Eziwmity Pe 2006. ( in Chisee)Lis Hmee Maial mehie[ N] . Beijag: fig Edukin Pres 1985. (ie Chinme)[5]机电技术常用标准实用手册[M].北京：北京理工大学出版 址 1994.Conmn snderd and actual snol fot electmmecharical mchecleg[ ] Beljng: Bijng lite af Tadaelngy Prem 1994 (is Chisem)
