小湾水电站左岸缆机基础高缆拱桥施工方案优化及分析

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1、小湾水电站左岸缆机基础高缆拱桥施工方案优化及分析一、左岸高缆工程概况1、小湾水电站概况小湾电站工程位于云南省大理州南涧县与临沧地区风庆县交界的澜沧江中游河段,系澜沧江中下游河段规划的八个梯级水电站中的第二个梯级电站。小湾水电站工程属大(1)型一等工程，工程以发电为主兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，水库具有不完全多年调节能力，系澜沧江中下游河段的“龙头水库”。该工程由混凝土双曲拱坝（坝高292m）、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统等组成。总库容149.14×108m3，电站装机容量4200MW（6×700MW）。小湾水电站里程碑工期为：2

2、002年1月20日工程开工，2004年11月大江截流，2010年首台机组发电，2012年全部机组投产发电，工程竣工。2、本工程基本情况小湾电站高缆布置2台30t缆索起重机,高缆轨道基础长268.3米,上游段落61米为重力式地基梁,下游弹性地基梁32.3米重力式地基梁75米,中部100米为拱桥轨道结构,桥台基础高程1355.0m，桥台顶面高程1363.0m。主拱圈为现浇整体砼板拱，设计厚度2.0m，拱截面宽度12.5m,拱轴线型为悬链线（轴线方程为：Y=f(chkξ-1)，其中k=ln(m+√m2-1，m=1.03,ξ=2x/L,f/L=1/6),拱脚底部高程1361

3、.03m，顶拱底部高程1373.53m，拱桥最大跨度76.113m。拱圈上部立柱设计厚度2.0m，截面宽度9.53m。上部缆机轨道梁设计截面宽度9.53m，长100.0m，轨道梁底部高程1376.53m，顶部高程1380.28m，总工期为四个半月。3、方案优化的难点左岸高缆拱桥横跨龙潭干沟清坡区，沟心为高边坡开挖弃渣，有大量的虚渣存在，两侧桥台附近为岩石基础。同时高缆拱桥轴线距▽1380m公路中心线最近都有40m，最远达85m。如何解决2m厚的拱圈砼承重是高缆拱桥施工方案优化的关键。二、施工方案提出由于龙潭干沟沟心地形陡峻，开挖松散堆积料厚度达30m～40m，虚渣工

4、程量巨大，工期短，根本无法彻底清除，另外由于地形原因，▽1380.00m高程以上施工废水、雨水全部汇集到龙潭干沟，故满堂红排架这种常规施工方法必须排除。根据招标文件合同总工期的规定，针对本工程施工条件和施工特点，结合以往类似工程中的施工经验，经过对现场的认真踏勘及对招标文件的深入研究，拟对高缆拱桥提出以下施工方案：A．架与木拱组合支架法(见图一)B．斜拉贝雷拱架法(见图二)C．辐射式承重排架法(见图三)三.施工方案可行性研究1、钢桁架与木拱组合支架的基本构成及技术上施工上可行性(1)钢桁架与木拱组合支架的基本构成及技术上可行性钢桁架采用六四军用三角架组拼，采用三角架

5、的基本构件中标准三脚构架、端构件、标准弦杆为主要的构件。为适应拱轴线的变化，组拼拱架下弦需特制一部分杆件（如图1标注1、2的杆件）。拱架的设计计算应根据结构受力的各个工况分别进行验算。计算工具采用美国通用大型有限元结构分析软件ANSYS5.7，计算模型根据施工图纸进行计算。拱架的片数及组数根据桥梁的跨径、荷载的大小和桥宽的确定，主拱圈拟采用分段全宽，纵向分段，高度方向只分一层的施工方法进施工，对施工支架的承载力要求和施工支架的变形要求较高。根据计算结果，拱架横向拟采用21组（即为21片桁架）组成，支架桁片间距为0.52m，取三角架单片宽度，桁片之间不留间隙。组拼成的

6、拱架总宽度过21*0.52m=10.92m，两边悬出部位与悬臂伸出的横梁木方组成施工脚手架。为方便施工，按照钢拱架的拼装线形应与拱轴线的线形相一致的原则，用变换下弦连接杆长度的方法来调整曲度和跨径，确定每片钢桁架由19片标准三角构架、2片端构架、6片标准弦杆、12片特制编号为1的下弦（销孔之间长度为3.84m）、2片特制编号为2的下弦杆（销孔之间长度为2.09m）组成。拱架两端加设支座，以克服支架产生的水平推力和竖向荷载，端头端构架需进行合理构造，以对集中应力进行分配。为使完工后卸架方便，应在弧形木下设置木楔，两边支点下设置砂筒。拱架的横向稳定则由各片桁架间的抗风拉

7、杆、撑木及风缆等设备来保证。(2)钢桁架拱架施工可行性钢桁架拱架的安装采用悬臂拼装法，拼装时从拱脚起逐节进行。拼装好的节段，用滑车组吊在墩台塔架上（如图2）A.拱架拼装（21片）拼装前拱架应先按框架形式组成拼装单元，其长度包括5节拱架，一个框架最大吊装重量15t，拼装时由拱脚向拱顶、两岸对称进行，先拼装横向中线3片拱架，封拱卸吊后再拼装中线外侧3片拱架并封拱，顺次安装外侧3片拱架并封顶，最后拼装上下游各3片拱架。B.封拱及卸吊悬臂吊装法吊装拱架时，采用低温封拱、高温卸吊的成拱方法。卸吊采取拱顶向拱脚分次于对称进行。斜拉索花蓝螺栓一次放松按比例5cm控制。C.缆索