徐州站無柱風(fēng)雨棚結(jié)構(gòu)分析及懸索施工方案

(1、上海鐵路局徐州樞紐建設(shè)指揮部江蘇徐州2210002、中冶建筑研究總院有限公司華東分院上海摘要:徐州火車站無站臺柱雨棚為單向受力的張弦桁架鋼結(jié)構(gòu)體系,該體系由鋼管桁架梁、撐桿和拉索組成,通過在下弦拉索中施加預(yù)應(yīng)力使上弦壓彎構(gòu)件產(chǎn)生反撓度,使結(jié)構(gòu)在荷載的作用下產(chǎn)生的最終撓度得以減少，是一種新型的自平衡體系。在該結(jié)構(gòu)的施工中，預(yù)應(yīng)力懸索是關(guān)鍵部位，預(yù)應(yīng)力的施加和控制是重點，因此有必要對懸索的施工技術(shù)進行探討，為同類預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)工程提供借鑒。m徐州火車站無站臺柱雨棚改造工程,其鋼結(jié)構(gòu)雨棚建徐州火車站無站臺柱雨棚改造工程,其鋼結(jié)構(gòu)雨棚建筑面積為46912m2.該結(jié)構(gòu)體系為單索、中間連以撐桿形成的混合結(jié)構(gòu)體系。通過在下弦拉索中施加預(yù)應(yīng)力使上弦壓彎構(gòu)件產(chǎn)生反撓度，使結(jié)構(gòu)在荷載的作用下產(chǎn)生的最終撓度得以減少，撐桿作為對上弦壓彎構(gòu)件的彈性支撐也改善了結(jié)著的減少了結(jié)構(gòu)用鋼量，具有良好的經(jīng)濟型和美觀2。1鋼管桁架梁鋼管桁架梁斷面見圖4.鋼管桁架梁為倒置正2m，根部高度3。5m，跨中高度1。5m；上弦桿截面為φ273X12，下弦桿截面在跨中為φ299X16,兩車室南北兩側(cè)的全站臺覆蓋，整體宏偉大氣，2.2撐桿撐桿截面為φ159X10，撐桿上端與桁架下弦桿通過銷軸連接，下端通過鑄鋼球與拉索鉸接連2.3拉索張弦桁架拉索選用φ5X199高強度低松弛鍍鋅半平行鋼絲束,拉索截面面積為3907mm2,拉索抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為1670MPa,拉索錨具采用冷鑄錨，拉索穿過下弦后通過三分節(jié)點分出兩根高強度鋼拉桿，最終鋼拉桿鉸接于上弦桿和柱交接部位,將拉索預(yù)應(yīng)力平均分配到兩根上弦桿上，拉索與下弦相交部位采用鑄鋼相貫節(jié)點，保證索與下弦桿之無直接接觸。實際節(jié)點照片見圖5。2.4柱側(cè)懸挑桁架柱側(cè)懸挑桁架為倒放正三角形桁架，上弦桿及下弦桿截面均為φ273X12，腹桿為φ102X5、φ133X8、φ159X10，桁架弦桿與腹桿間為相貫焊縫連接.2.5鋼柱根柱沿線路方向布置,柱間有φ219X10鋼管腹桿連接組成格構(gòu)柱,使得在平面外形成較大剛度，抵抗結(jié)構(gòu)側(cè)向水平力.為了彌補柱外形受限造成的強度不足及平面內(nèi)抗彎能力弱的現(xiàn)狀，在鋼管柱內(nèi)設(shè)鋼套管，改善鋼管性能，同時解決排水管通道問題,鋼管柱內(nèi)灌注C60高強度微膨脹混凝土。為了解決懸挑部分在正常使用過程中的向下?lián)隙群惋L(fēng)吸力作用下的向上撓度問題，在每組柱兩側(cè)設(shè)置剛性拉桿，通過柱頂使得懸挑部分和中間桁架的內(nèi)力得以部分平衡。2。6鋼管次桁架(次梁)風(fēng)雨棚縱向采用倒放正三角形鋼管次桁架作為次梁,間距約6m,次桁架弦桿截面為φ133X6，腹桿為φ50X3。次桁架連續(xù)布置，上弦桿與張弦桁架次桁架斷面見圖6.次桁架上弦上鋪H300X200X4。5X8鋼梁,利用，撓度也得到較好的控制，同時用鋼量較C200X60X20X3檁條，檁條兼做建筑吊頂主龍它鋼材材質(zhì)為Q345B，鑄鋼件材質(zhì)選用德國標(biāo) (DIN17182—1992)中的GS-20Mn5(調(diào)質(zhì))鋼的內(nèi)力和變位，以形成整個張弦梁結(jié)構(gòu)及提高結(jié)構(gòu)剛度，通常情況下下弦索為一向下的折線多邊形；3)在預(yù)應(yīng)力及外荷載作用下(指自重等屋面荷載作用下)形成自平衡體系，不產(chǎn)生水平推力；化;4.預(yù)應(yīng)力懸索施工技術(shù)4。1技術(shù)準(zhǔn)備4。1。1制定完善的施工技術(shù)設(shè)計施工技術(shù)設(shè)計是為預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的施工做技4.1.2確定預(yù)應(yīng)力施加過程的順序?qū)Y(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)使預(yù)應(yīng)力能夠分布到整必須和設(shè)計的預(yù)應(yīng)力施加過程一致,對實際施加預(yù)應(yīng)力過程按照幾何非線性進行分析,確定預(yù)應(yīng)力過,控制結(jié)構(gòu)的形狀變化以適應(yīng)預(yù)應(yīng)力分布相匹配。4。1.3確定監(jiān)控指標(biāo)和參數(shù)在每一階段預(yù)應(yīng)力施加過程中，結(jié)構(gòu)需要一個自適應(yīng)的過程，經(jīng)過自平衡而使應(yīng)力重新分布,形狀隨之改變,必須確定監(jiān)控的指標(biāo)和參數(shù),加強預(yù)計相符,確保施工安全.3.結(jié)構(gòu)特點1)張弦梁由下弦索、上弦梁和豎向腹桿組成，索為受拉、桿為受壓的二力桿,上弦梁為壓2)通過拉索的張拉力，使豎腹桿產(chǎn)生向上的分力，導(dǎo)致上弦梁產(chǎn)生與外荷載作用下相反4。1.4控制其他荷載施加均勻、對稱、勻速，避免出現(xiàn)過大的集中荷載。4.2技術(shù)措施4。2.1材料的加工、運輸和存儲1)按照施工圖紙在專業(yè)預(yù)應(yīng)力鋼索廠下料。下料時應(yīng)在每根預(yù)應(yīng)力鋼索的每個張拉端預(yù)留張拉長度,使用砂輪切割機切割，嚴(yán)禁使用電焊和氣2)預(yù)應(yīng)力鋼索及配件在運輸、吊裝過程中避3)預(yù)應(yīng)力鋼索及配件在鋪放使用前，應(yīng)保存在干燥平整的地方，其下設(shè)置墊木、上面采取防雨措施,避免材料銹蝕。4)禁止砸壓和接觸電氣焊作業(yè)，避免受到損4。2.2預(yù)應(yīng)力鋼索的制作4。2.2.1調(diào)直和下料為了使鋼索受荷后各根鋼絲或各股鋼絞線受消除一些非彈性因素的影響.鋼絲或鋼絞線的號料應(yīng)嚴(yán)格控制，制作通長、水平且與索等長4。2.2。2切割和編束鋼索切割采用切割機切割,嚴(yán)禁采用電弧切割或用氣割，以防損傷鋼絲。編束應(yīng)采用梳孔板向一方向梳理，同時編m在束中交互扭壓。編扎成束后形成圓形截面，4。2。2.3預(yù)張拉通過預(yù)張拉可以消除索的非彈性變形，保4。2.2.4鋼索的防護方法有：黃油裹布、塑料涂層、多層液體氯丁橡膠防護、表面油漆、鋼索用套管、內(nèi)灌液體4.3預(yù)應(yīng)力鋼索張拉4。3.1張拉設(shè)備選用相應(yīng)的千斤頂和配套油泵，并根據(jù)設(shè)計和預(yù)應(yīng)力工藝要求的實際張拉力對千斤頂和油泵進行標(biāo)定，在實際張拉時根據(jù)標(biāo)定曲線找到控制張拉力值相對應(yīng)的值,并將其打在相應(yīng)的泵頂標(biāo)牌上，以方便操作和查驗.4。3.2張拉工裝本工程張弦梁下弦拉索規(guī)格為Φ5＊199,D拉索時將一端螺母旋至中間位置，采用張拉另一端拉索索頭的方式施加預(yù)應(yīng)力，拉索為兩端錨具為冷鑄錨。在設(shè)備安裝時必須注意使張拉設(shè)備形心和鋼索重合，保證鋼索在張拉過程中不產(chǎn)生偏心4。3。3張拉控制根據(jù)設(shè)計要求的預(yù)應(yīng)力鋼索張拉控制應(yīng)力到鋼索設(shè)計拉力時,超張拉5%左右,停止加壓,完成預(yù)應(yīng)力鋼索張拉.控制張拉時的給油速度，給油時間不低于0.5min.4。3.4測量與監(jiān)控為保證預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度和結(jié)構(gòu)在施工期間的安全,并使張拉完成后的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計相符合，必須對張拉過程中索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的整體變形、鋼索的拉力和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力進行監(jiān)測。4.3.4.1變形監(jiān)測通過全站儀對每榀張拉桁架的上弦主管的跨中位置進行監(jiān)測，可以了解結(jié)構(gòu)的整體變形情況，以保證預(yù)應(yīng)力施工期間結(jié)構(gòu)的安全和預(yù)應(yīng)力施加4。3.4.2索力監(jiān)測通過安裝在液壓千斤頂油泵上的油壓傳感器讀數(shù)儀，對張拉過程中預(yù)應(yīng)力鋼索拉力進行實時監(jiān)測，以保證預(yù)應(yīng)力鋼索施工完成后的應(yīng)力達(dá)到設(shè)計要求。4.3.4.3鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測本工程采用振弦式應(yīng)變計對鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進。4.4張拉技術(shù)參數(shù)索按設(shè)計圖紙中的軸線進行編號，索的張拉力表1實際施工時索力控制表最終張拉力最終張拉力475+48645+65718+72785+79588+59844+84619+62629+63826+82762+76792+79788+79787+79794+795560758696608236198062135621356213562135621356213562135621356213562135編號LS1LS2LS3LS4LS5LS6LS7LS8LS9LS10LS11LS12LS13LS14軸線①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩762762+76657+66812+81754+75684+68496+506213562135620416101390306135LS15LS16LS