河北火車站大跨度雨棚桁架擴(kuò)建新技術(shù).m

北戴河火車站大跨度雨棚桁架擴(kuò)建新技術(shù)[摘要]：通過過津秦客專北北戴河火車站站既有雨棚改改造工程的實實踐，介紹了了雨棚桁架改改造的總體思思路改造過程程中支撐架搭搭設(shè)、雨棚桁桁架切割及雨雨棚桁架滑移移等各項技術(shù)術(shù)的應(yīng)用，尤尤其在設(shè)計支支撐架時，不不僅考慮了常常規(guī)荷載，而而且考慮了支支撐架附近的的列車經(jīng)過時時的振動影響響。[關(guān)鍵詞]：臨臨近營業(yè)線支支撐架搭設(shè)雨雨棚桁架切割割雨棚桁架滑滑移Beidaihhelarrgesppanraailwayystattionccanopyytrusssexpanssionnnewteechnollogy[Abstraact]Thhroughhthetianjjinqiingueestdeesigneedbeiidaiheeraillwaysstatioonoftherreconsstructtionpprojecctpraacticeebothhcanoopy，Introoducesstheoveraallthhinkinngtraansforrmatiooncannopyttrusstranssformaationproceesssuupporttingfframebuildd-up,Canoppytruusscuuttinggandtheccanopyytrussssliiptheeuseofteechnollogy,Especciallyyinddesignnsuppportinngfraame,NNotonnlycoonsideersthheconnventiionalload,,Andconsiidereddsuppportsstandssnearrthetrainnafteertheevibrrationninflluenceewhenn.[Keyworrds]NeearYiingYeXXianssupporrtingframeebuilld-upCanoppytruusscuuttinggCanoopytrrusssslip1、工程概況北戴河車站位于于秦皇島市北北戴河區(qū)北郊郊。東臨戴河河，南臨205國道，西邊邊接壤撫寧縣縣，北戴河車車站改造范圍圍為東西咽喉喉范圍之內(nèi)，是是連接北京與與秦皇島之間間的中心樞紐紐，是重要的的交通要道。它它是在既有站站臺雨棚全部部拆除后，新新建的大跨度度鋼結(jié)構(gòu)無柱柱雨棚。北戴戴河站由新建建站房、改擴(kuò)擴(kuò)建站臺雨棚棚及改造延伸伸進(jìn)站天橋組組成。圖1：北戴河火火車站效果圖圖新建雨棚新建雨棚站房改建雨棚站房改建雨棚圖2：站房與雨雨棚組成示意意圖基本本站臺凈寬為為10.5米，不滿足足使用要求，現(xiàn)現(xiàn)將基本站臺臺凈寬擴(kuò)大為為17.2米。擴(kuò)建方方案：將雨棚棚桁架從中部部截斷，南邊邊桁架向南滑滑移6.7米，再空中中對接桁架補(bǔ)補(bǔ)空的方法。原原桁架跨度為為68.6m，擴(kuò)建后為75.3m。改造后的站站臺雨棚剖面面如下：基本站臺由10.5米擴(kuò)建為17.2米基本站臺由10.5米擴(kuò)建為17.2米圖3：桁架立面面圖2、雨棚主桁桁架改造的總總體思路根據(jù)本工程的結(jié)結(jié)構(gòu)特點及雨雨棚改造后的的立面效果，將主桁架從從桁架中部割割斷。在主桁桁架下方搭設(shè)設(shè)支撐架，同同時在柱腳處處布置液壓爬爬行器，將桁桁架沿站房一一側(cè)滑移6.7米。第一次滑移13榀桁架（13條滑移軌道道），滑移重重量約為1300噸，第一次次滑移結(jié)束后后，再滑移對對稱的13榀桁架，滑滑移重量約為為1300噸，合計滑滑移總重量約約為2600噸，滑移分分區(qū)如圖4所示：滑移分區(qū)二滑移分區(qū)一滑移分區(qū)二滑移分區(qū)一站房站房圖4：滑移分區(qū)區(qū)示意圖3、雨棚主桁架架改造過程中中的各項技術(shù)術(shù)3.1支撐架搭搭設(shè)技術(shù)由于支撐架搭設(shè)設(shè)時臨近營業(yè)業(yè)線，不但要要考慮支撐架架上部的恒載載、桁架滑移移過程中對支支撐架的影響響、支撐架對對基礎(chǔ)的影響響，而且更要要考慮慮風(fēng)荷荷載、動車300kmm/h的風(fēng)壓、列列車經(jīng)過的振振動及施工荷荷載等。支撐撐架立柱為Φ377×116鋼管（直縫縫焊管），直直腹桿及斜腹腹桿均采用Φ180×112鋼管（直縫縫焊管），桿桿件材質(zhì)均采采用Q235B，設(shè)計強(qiáng)度f=2155N/mm22。根據(jù)支撐撐架現(xiàn)場布置置情況，對各各支撐架在施施工過程中最最大支座反力力和支撐架高高度進(jìn)行統(tǒng)計計。支撐架規(guī)規(guī)格尺寸為2m×3..5m，每節(jié)高度度為2m，具體結(jié)構(gòu)構(gòu)形式如圖5所示：縱向桁架腹桿Φ168×10縱向桁架腹桿Φ168×10縱向桁架弦桿Φ273×16腹桿Φ180×12弦桿Φ377×16圖5：支撐架三三維示意圖荷載取值及荷載載工況①恒載臨時支撐架所承承受荷載包括括有上部桁架架傳來的豎向向集中力、支支撐架自重、風(fēng)風(fēng)荷載、地震震作用及施工工過程中可能能發(fā)生的支座座沉降等；由由于安裝過程程存在諸多不不可預(yù)見的不不利因素，需需對主要的荷荷載進(jìn)行工況況組合。取最最不利情況進(jìn)進(jìn)行計算分析析。首先建立立計算模型，提提取施工過程程中,支撐架切割割后未開始滑滑移前的狀態(tài)態(tài)下，屋蓋對對支撐架的作作用力。計算算時考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)自重乘數(shù)1.0，屋面恒載0.8KNN/㎡。②活荷載計算支撐架時，需需考慮支撐架架頂端3.5KNN/㎡的施工活活荷載。③風(fēng)荷載根據(jù)設(shè)計說明，基基本風(fēng)壓取0.45kkN/m2。風(fēng)荷載包包括直接作用用在支撐架上上，根據(jù)《高高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范》GBJ1335-20004第條有：風(fēng)荷載：。KN/考慮風(fēng)荷載作用用在立柱上，取取放大系數(shù)為為1.1，則線荷載載為：2.73×1..1×0.3377=1..13KN//。④列車駛過過的氣動力產(chǎn)產(chǎn)生的水平風(fēng)風(fēng)荷載由于本工程施工工過程中，鄰鄰近軌道仍然然正常使用，故故需考慮列車車以300kmm/h經(jīng)過時的風(fēng)風(fēng)壓。根據(jù)《新新建時速300~3350公里客運專專線鐵路設(shè)計計暫行規(guī)定》（鐵鐵建設(shè)【2007】47號）文件的的相關(guān)規(guī)定，對對列車經(jīng)過產(chǎn)產(chǎn)生的風(fēng)壓計計算如下：駛過列車產(chǎn)生氣氣動壓力和氣氣動吸力，由由于氣動吸力力與支撐架所所受剪力方向向相反，對計計算支撐架有有利，故不考考慮氣動吸力力，僅考慮氣氣動壓力作用用。根據(jù)相關(guān)關(guān)規(guī)定，水平平氣動壓力作作用在軌道頂頂之上的最大大高度為5m，且有無站站臺雨棚的存存在，需考慮慮乘以1.5的阻擋系數(shù)數(shù)。查表可得得，時速350KN的駛過列車車中心線距構(gòu)構(gòu)件邊緣距離離為5米，則產(chǎn)生生的水平氣動動壓力為0.72KKN/㎡，則計算算基本風(fēng)壓為為：根據(jù)支撐架的幾幾何特征，可可計算5m高度以下的的支撐架立桿桿擋風(fēng)寬度為為：則駛過列車對支支撐架立柱產(chǎn)產(chǎn)生的風(fēng)荷載載為：q=0.5955*1.088*1*1==0.6422KN/m⑤地震作用用鑒于本工程為鐵鐵路站房，改改造過程中，仍仍要保證正常常運營，故其其安全性非常常重要，需要要考慮地震作作用的影響。根根據(jù)相關(guān)設(shè)計計資料，抗震震設(shè)計的設(shè)計計參數(shù)為：抗抗震設(shè)防烈度度7度、設(shè)計基基本地震加速速度0.10gg,地震分組第第二組，場地地類別Ⅱ類。⑥支座沉降降的影響本工程原結(jié)構(gòu)已已投入使用三三年，可認(rèn)為為軌道基礎(chǔ)、站站臺基礎(chǔ)的地地基沉降已趨趨于穩(wěn)定，在在施工過程中中不會發(fā)生大大的變化。計計算時偏安全全考慮，取較較不利位置支支撐架支座發(fā)發(fā)生30mm的基礎(chǔ)沉降降，進(jìn)行計算算。⑦列車駛過過的振動作用用由于列列車駛過的振振動作用為低低頻振動，其其頻率與支撐撐系統(tǒng)和鋼雨雨棚基本周期期差別較大，不不會發(fā)生共振振現(xiàn)象，故本本計算中不考考慮列車駛過過的振動作用用。計算時考考慮加大荷載載作用、設(shè)置置較為保守的的安全富余度度，來保證支支撐系統(tǒng)和鋼鋼結(jié)構(gòu)屋蓋在在施工過程中中的安全性。計計算時，考慮慮以下荷載組組合：①1.35D++0.98LL②1.2D+11.4L③1.2D+11.4L+00.84W④1.2D+00.98L++1.4W⑤1.2D+11.4Δ⑥1.2（D++0.5L）±1.3EEh⑦1.0D+11.4L⑧1.0D+11.4L+00.84W⑨1.0D+00.98L++1.4W⑩1.0（D++0.5L）±1.3EEh其中，D代表恒恒載，L代表活荷載載，W代表風(fēng)荷載載（包括風(fēng)荷荷載和駛過列列車氣動力產(chǎn)產(chǎn)生的風(fēng)荷載載），Eh代表水平地地震作用，Δ代表支座沉沉降作用。根據(jù)上述分析，下下面對桁架滑滑移過程中的的各個階段支支撐架的受力力變化分別進(jìn)進(jìn)行計算。①雨棚主桁架切切割后未開始始滑移前支撐撐架的受力情情況：315KN404KN首先考慮鋼雨棚棚切割后，未未開時滑移的的狀態(tài)，其恒恒載作用如圖圖6所示。雨棚主主桁架切割后后，未開始滑滑移狀態(tài)下，滑滑移支座作用用在中間支撐撐架，靠近左左側(cè)柱肢的位位置。計算結(jié)結(jié)果如圖7、圖8及圖9所示。315KN404KN圖7：標(biāo)準(zhǔn)組合下X方向位移等值線圖（最大位移7.3mm）180KN20.2KN圖7：標(biāo)準(zhǔn)組合下X方向位移等值線圖（最大位移7.3mm）180KN20.2KN圖6：支撐架受受上部恒載示示意圖圖8：標(biāo)準(zhǔn)組合下Y方向位移等值線圖（最大位移1.95mm）圖8：標(biāo)準(zhǔn)組合下Y方向位移等值線圖（最大位移1.95mm）圖9：標(biāo)準(zhǔn)組合下Z方向位移等值線圖（最大位移7.5mm）由上述結(jié)果可見見，該狀態(tài)下下支撐架系統(tǒng)統(tǒng)的變形值較較小，支撐系系統(tǒng)變形滿足足相關(guān)規(guī)范的的要求，也滿滿足施工精度度的需要。下下面輸出支撐撐系統(tǒng)的應(yīng)力力及應(yīng)力比情情況，如圖10及圖11所示。圖11：支撐系統(tǒng)桿件應(yīng)力比柱狀圖圖11：支撐系統(tǒng)桿件應(yīng)力比柱狀圖圖10：支撐系系統(tǒng)應(yīng)力比圖圖（最大應(yīng)力比為為0.7）由上述結(jié)果可見見，支撐系統(tǒng)統(tǒng)最大應(yīng)力比比為0.7<<<1.0（極限狀態(tài)態(tài)），故該支支撐架系統(tǒng)的的設(shè)計安全可可靠，切實可可行，可以滿滿足本項目施施工的需要。②雨棚主桁桁架滑移6.7米后狀態(tài)：：315KN404KN雨棚主桁架滑移移6.7米后，結(jié)構(gòu)構(gòu)自重作用對對滑移軌道梁梁的豎向力產(chǎn)產(chǎn)生的彎矩最最大，該狀態(tài)態(tài)下，滑移軌軌道梁受力最最大，其恒載載作用如圖12所示。鋼雨棚棚切割滑移結(jié)結(jié)束后，滑移移支座用在左左側(cè)兩組支撐撐架中間位置置，計算結(jié)果果如圖13、圖14及圖15所示。315KN404KN圖13：標(biāo)準(zhǔn)組合下X方向位移等值線圖（最大位移5.33mm）180KN20.2KN圖13：標(biāo)準(zhǔn)組合下X方向位移等值線圖（最大位移5.33mm）180KN20.2KN圖12：鋼雨棚棚滑移6.7米后恒載示示意圖圖15：標(biāo)準(zhǔn)組合下Z方向位移等值線圖（最大位移7.7mm）圖15：標(biāo)準(zhǔn)組合下Z方向位移等值線圖（最大位移7.7mm）圖14：標(biāo)準(zhǔn)組組合下Y方向位移等等值線圖（最大位移1..51mm）由上述結(jié)果可見見，該狀態(tài)下下支撐架系統(tǒng)統(tǒng)的變形值較較小，支撐系系統(tǒng)變形滿足足相關(guān)規(guī)范的的要求，也滿滿足施工精度度的需要。下下面輸出支撐撐系統(tǒng)的應(yīng)力力及應(yīng)力比情情況，如圖16及圖17所示。圖17：支撐系統(tǒng)桿件應(yīng)力比柱狀圖圖16：支撐系系統(tǒng)應(yīng)力比圖圖圖17：支撐系統(tǒng)桿件應(yīng)力比柱狀圖（最大應(yīng)力比為為0.679）由上述結(jié)果可見見，支撐系統(tǒng)統(tǒng)最大應(yīng)力比比為0.6799<<1.00（極限狀態(tài)態(tài)），故該支支撐架系統(tǒng)的的設(shè)計安全可可靠，切實可可行，可以滿滿足本項目施施工的需要。③施工過程分分析的結(jié)論由上述計算分析析可見，在滑滑移施工過程程中，支撐架架系統(tǒng)的變形形較小，各方方向變形均小小于8mm，剛度方面面滿足施工要要求。在各施施工狀態(tài)中，支支撐系統(tǒng)桿件件應(yīng)力比最大大為0.7，桿件強(qiáng)度度也滿足相關(guān)關(guān)要求。故以以上計算分析析表明，本支支撐架系統(tǒng)的的設(shè)計安全可可靠，切實可可行，可以滿滿足本項目施施工的需要。3.2雨棚主桁桁架切割技術(shù)術(shù)由于原原結(jié)構(gòu)已經(jīng)運運行了5年，桁架桿桿件內(nèi)部存在在著復(fù)雜的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，桁架架在切割過程程中，其結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力的分布布發(fā)生調(diào)整，根根據(jù)內(nèi)力的變變化規(guī)律選擇擇最合適的切切割順序，這這樣能減少桁桁架內(nèi)力的突突然釋放而產(chǎn)產(chǎn)生的一系列列問題。桁架架的切割順序序如圖18所示：②②③④①④①圖18：主桁架架切割順序示示意圖主桁架切割步驟驟：第1步：跨中桁桁架頂升30mm；第2步：切割外外側(cè)柱腳弦桿桿及柱腳腹桿桿；第3步：切割跨跨中上弦桿及及腹桿；第4步：切割跨跨中下弦桿（兩兩根）；第5步：切割內(nèi)內(nèi)側(cè)柱腳弦桿桿（兩根）。3.3雨棚主桁桁架滑移技術(shù)術(shù)采用液壓頂推滑滑移鋼桁架結(jié)結(jié)構(gòu)，需設(shè)置置專用的滑移移軌道，待滑滑移構(gòu)件（或或滑靴）坐落落于滑移軌道道上，通過安安裝在構(gòu)件上上的滑移設(shè)備備頂推滑移構(gòu)構(gòu)件，沿軌道道由初始拼裝裝位置滑移至至設(shè)計位置就就位?；栖壾壍赖淖饔檬鞘浅惺荑旒芙Y(jié)結(jié)構(gòu)滑移過程程中的豎向荷荷載，并為爬爬行器提供反反力點，在滑滑移方向上提提供順暢的通通道。根據(jù)本本工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點，每個個滑移單元共共有13榀主桁架，在在每榀主桁架架下方設(shè)置1條滑移軌道道?；栖壍赖啦捎?3KKG/m鋼軌軌，用以提供供爬行器的夾夾持反力點，軌道在整個個水平滑移中中起承重導(dǎo)向向和徑向限制制構(gòu)件水平位位移的作用。每每條軌道的上上表面及兩側(cè)側(cè)面必須打磨磨光滑、平整整，不允許有有棱角或凹凸凸不平。標(biāo)高高偏差控制在在5mm以內(nèi)（12米長軌道）。軌軌道水平偏差差控制在3mm之內(nèi)（12米長軌道）?；魄败壍郎仙媳砻嫱磕S黃油。在軌道道梁上應(yīng)間隔隔800mm布置軌道卡卡板，使軌道道與鋼梁相連連接3.3.1滑移移過程中的同同步性控制由于本工程屋蓋蓋滑移時的軌軌道較多（共共有13條），滑移移過程中如何何確保每條軌軌道滑移的同同步性是本工工程現(xiàn)場施工工需重點控制制的內(nèi)容。液液壓滑移同步步控制應(yīng)滿足足以下要求：：盡量保證各臺液液壓爬行器均均勻受載；保保證各個滑移移點保持同步步；采用計算機(jī)同步步控制液壓同步滑移施施工技術(shù)采用用計算機(jī)控制制，通過數(shù)據(jù)據(jù)反饋和控制制指令傳遞，可可全自動實現(xiàn)現(xiàn)同步動作、負(fù)負(fù)載均衡、姿姿態(tài)矯正、應(yīng)應(yīng)力控制、操操作閉鎖、過過程顯示和故故障報警等多多種功能。現(xiàn)現(xiàn)場共布置4臺泵源，每每臺泵源控制制3-4個爬行器，4臺泵源又通通過數(shù)據(jù)線與與1臺計算機(jī)連連接，所有指指令都通過計計算機(jī)下達(dá)，能能做到每臺爬爬行器工作時時的同步性，如如圖19所示。液壓泵源系統(tǒng)計算機(jī)控制系統(tǒng)液壓爬行器液壓泵源系統(tǒng)計算機(jī)控制系統(tǒng)液壓爬行器圖19：現(xiàn)場同同步控制系統(tǒng)統(tǒng)布置示意圖圖同時，為了確保保每榀桁架滑滑移的同步性性，在每榀滑滑移桁架的下下方設(shè)置標(biāo)尺尺，且安排一一名工人進(jìn)行行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)異常馬上報報告，如圖20所示：標(biāo)尺標(biāo)尺圖20：現(xiàn)場滑滑移標(biāo)尺為了確保滑移過過程中結(jié)構(gòu)的的安全，滑移移前在MADIS計算軟件中中進(jìn)行模擬分分析，如圖21、圖22、圖23和圖24所示：圖21：同步滑滑移變形值（最最大32mm))圖22：同步滑移應(yīng)應(yīng)力比（最大大0.1755)圖23：不同步步滑移變形值值（最大50mm))圖24：不同步滑移移應(yīng)力比（最最大0.8911)結(jié)論：經(jīng)經(jīng)過分析，桁桁架同步滑移移時，其變形形及應(yīng)力比均均較小，滑移移過程結(jié)構(gòu)安安全可靠。桁桁架不同步滑滑移時，對結(jié)結(jié)構(gòu)的影響最最大，不同步步滑移最大值值不能超過50mm，現(xiàn)場施工工時，應(yīng)嚴(yán)格格控制桁架滑滑移的同步性性。3.3.2滑移移過程中的應(yīng)應(yīng)急預(yù)案雨棚主桁架滑移移過程中，下下方既有線仍仍在運行，如如何確保既有有線安全通行行，是雨棚滑滑移方案需要要重點關(guān)注的的內(nèi)容。針對對本工程的重重要性，我們們在雨棚正式式滑移前，采采用試推、監(jiān)監(jiān)控等各種預(yù)預(yù)案。3.3.2.11采用試推在滑移各項準(zhǔn)備備工作就緒后后，準(zhǔn)備在12：58開始試滑移移，試滑移距距離為10cm，桁架滑動動后，摩擦力力將由靜摩擦擦力變?yōu)閯幽δΣ亮?，故試試滑移采用分分級加載方式式進(jìn)行。待液液壓同步滑移移系統(tǒng)設(shè)備及及桁架滑移設(shè)設(shè)施檢測無誤誤后上報現(xiàn)場場指揮長，現(xiàn)現(xiàn)場指揮長下下達(dá)滑移命令令后開始試滑滑移。經(jīng)計算算，確定液壓壓爬行器所需需的伸缸壓力力（考慮壓力力損失）和縮縮缸壓力。推推力最大為15T，靠微機(jī)的的自身調(diào)整，保保證每條軌道道上的線速度度一樣。開始始試滑移時，液液壓爬行器伸伸缸壓力逐漸漸上調(diào)，依次次為所需壓力力的20%，40%，在一切都都正常的情況況下，可繼續(xù)續(xù)加載到60%，80%，90%，100%。3.3.2.22采用監(jiān)控檢查上部滑移距距離與下部滑滑移距離是否否一致，在上上部滑移距離離與下部距離離做好刻度線線，隨時做好好監(jiān)控，保障障滑移距離的的同步性?！耙簤和交萍夹g(shù)”采用液壓爬爬行器作為滑滑移驅(qū)動設(shè)備備。液壓爬行行器為組合式式結(jié)構(gòu)，一端端以楔型夾塊塊與滑移軌道道連接，另一一端以鉸接點點形式與滑移移胎架或構(gòu)件件連接，中間間利用液壓油油缸驅(qū)動爬行行。液壓爬行行器的楔型夾夾塊具有單向向自鎖作用。當(dāng)當(dāng)油缸伸出時時，夾塊工作作（夾緊），自自動鎖緊滑移移軌道；油缸缸縮回時，夾夾塊不工作（松松開），與油油缸同方向移移動。每個行行程為30cm，每個行程程后進(jìn)行一次次檢查，檢查查各條軌道是是否卡軌、各各條軌道滑移移是否同步性性？滑移的速速度是2.5米/小時（41mm/分鐘），整整個滑移工作作約4小時能滑移移完畢?；埔飘?dāng)天溫度-2℃、晴、微風(fēng)風(fēng)，適合滑移移工作。3.3.2.33預(yù)案措施滑移過程中的預(yù)預(yù)案措施包括括滑移上下偏偏差的調(diào)整和和左右偏差的的調(diào)整。根據(jù)據(jù)理論分析，上上下偏差最大大值50mm，在現(xiàn)場實實際施工過程程中，為了確確保施工質(zhì)量量，將偏差值值控制在20mm以內(nèi)，上下下偏差調(diào)整主主要包括：在在上下滑動距距離位移差超超過10mm時進(jìn)行重點點檢控，在上上下滑動距離離位移差超過過10mm時且位移差差呈擴(kuò)大趨勢勢情況下，且且位移差不得得超過20mm，停止滑移移。如滑移過過程中柱腳與與頂部跟隨點點沿滑移方向向的位移差超超過20mm，擬在一側(cè)側(cè)放置千斤頂頂進(jìn)行微調(diào)，如如圖25和圖26所示：做好刻度線做好刻度線做好刻度線做好刻度線圖25爬行器布布置示意圖圖26跟隨點后方方設(shè)置千斤頂頂進(jìn)行糾偏處處理左右偏差主要包包括：軌道兩兩邊限位卡板板的間隙為8mm，如滑移過過程中一側(cè)間間隙小于3mm，馬上采取取糾偏措施，即即在一側(cè)設(shè)置置千斤頂，通通過千斤頂微微調(diào)達(dá)到糾偏偏目的，如圖圖27和圖28所示：圖27：滑移軌軌道和卡