河北多轨道不等标高同步滑移技术在工程中的应用

多轨道、不等标高、同步滑移技术在工程中的应用[摘要]：通过北戴河火车站既有雨棚改造工程的实践，介绍了爬行器滑移顶推点和跟随点的设计及桁架滑移到位后的卸载措施。同时研究了该滑移过程有限元仿真分析、滑移过程中的纠偏及应急预案。[关键词]：顶推点设计同步滑移卸载纠偏措施应急预案Manyrail,Differelevation,Synchronoussliptechnologyinengineeringapplication[Abstract]ThroughtheBedaiherailwaystationboththecanopyofthereconstructionprojectpractice,Introducethecrawldeviceslidingpushingpointsandfollowpointdesignandtrussslipinplaceafterunloadingmeasures.Whilestudyingtheslipprocessfiniteelementsimulationanalysis,slipintheprocessofrectificationandemergencyplan.[Keywords]Pushingpointdesign;Synchronoussliding;uninstall;Deviation-correctingmeasures;Emergencypreplan1、工程概况1.1工程简述北戴河车站位于秦皇岛市北戴河区北郊，是连接北京与秦皇岛之间的中心枢纽，原车站雨棚为无柱拱形正放三角形的三肢格构式桁架，沿长度方向主桁架共26榀，桁架间距22m，总长度545m，每榀桁架跨度64.6m，拱顶高度19.5m，桁架的截面宽度2600mm，最大高度4500mm，最大管径550mm。雨棚桁架效果图如图1所示：图1：北戴河火车站雨棚桁架效果图1.2基本站台改扩建随着客流量的增加，原雨棚基本站台净宽为10.5米，无法满足现有客流量的使用要求，需将基本站台净宽扩大为17.2米，并将原雨棚桁架进行改造，使雨棚主桁架的跨度由原来的64.6m扩建为71.3m。改造后的站台雨棚剖面如图2所示：平移平移6.7米基本站台由10.5米扩建为17.2米基本站台由10.5米扩建为17.2米新增加的雨棚新增加的雨棚图2：北戴河火车站雨棚剖面图2、滑移的总体思路根据本工程的结构特点及雨棚改造后的立面效果，将从桁架中部割断。在主桁架下方搭设支撑架，同时在柱脚处布置液压爬行器，将桁架沿站房一侧滑移6.7米。第一次滑移13榀桁架（13条滑移轨道），滑移重量约为1300吨，第一次滑移结束后，再滑移对称的13榀桁架，滑移重量约为1300吨，合计滑移总重量约为2600吨，滑移分区如图3所示：滑移分区二滑移分区一滑移分区二滑移分区一站房站房图3：滑移分区示意图在站房两侧的桁架，将爬行器布置在柱脚处，如图4所示。与站房相连的桁架，将爬行器布置在支撑架顶部，如图5所示：爬行器布置爬行器布置爬行器布置爬行器布置图4：站房两侧爬行器布置示意图图5：与站房相连爬行器布置示意图3、滑移设施的各项技术措施3.1爬行器轨道的布置采用液压顶推滑移钢桁架结构，需设置专用的滑移轨道，待滑移构件（或滑靴）坐落于滑移轨道上，通过安装在构件上的滑移设备顶推滑移构件，沿轨道由初始拼装位置滑移至设计位置就位。滑移轨道的作用是承受桁架结构滑移过程中的竖向荷载，并为爬行器提供反力点，在滑移方向上提供顺畅的通道。根据本工程的结构特点，每个滑移单元共有13榀主桁架，在每榀主桁架下方设置1条滑移轨道。滑移轨道采用43KG/m钢轨，用以提供爬行器的夹持反力点，轨道在整个水平滑移中起承重导向和径向限制构件水平位移的作用。每条轨道的上表面及两侧面必须打磨光滑、平整，不允许有棱角或凹凸不平。标高偏差控制在5mm以内（12米长轨道）。轨道水平偏差控制在3mm之内（12米长轨道）。滑移前轨道上表面涂抹黄油。在轨道梁上应间隔800mm布置轨道卡板，使轨道与钢梁相连接，如图6所示：轨道卡板轨道卡板图6：轨道卡板示意图3.2滑移顶推点设计采用液压爬行器顶推构件滑移，需设置专用的顶推滑移点，顶推点的设计必须同时考虑滑移轨道的形式和钢结构柱脚的结构形式，使其有效传递垂直反力和水平摩擦力。本工程柱脚滑移节点如图7和图8所示：图7：柱脚轨道布置图8：柱脚顶推点耳板布置图本工程中，与站台相连的桁架共有8榀，此8榀桁架的滑移顶推点需布置在支架顶部，如图9和图10所示：轨道梁43kg/m轨道轨道梁43kg/m轨道图9：支架顶部滑移顶推节点图10：支架顶部滑移轨道布置3.3支架顶部滑移跟随点设计为了减少桁架与滑移轨道的摩擦系数，在支撑架顶部滑移跟随点处设置聚四氟乙烯板与不锈钢，其中聚四氟乙烯板与桁架连接，不锈钢板与滑移钢梁连接，它们之间的相互摩擦系数很小，摩擦系数只有0.01。跟随点具体的连接措施如图11和图12所示：四氟板放进卡槽内四氟板放进卡槽内挡板挡板图11：聚四氟乙烯板安装过程三维示意图图12：聚四氟乙烯板安装示意图注：聚四氟乙烯板采用10mm厚，卡槽挡板高度为6mm。4、桁架的滑移4.1桁架滑移步骤第一步：在主桁架下方搭设支撑架和火车防护棚，将火车转线至防护棚下方，然后开始在主桁架中部开始切割，如图13所示。第二步：主桁架中部切割完毕后，主桁架整体向站房一侧滑移6.7米，如图14所示。第三步：补装滑移后的杆件，同时由于主桁架跨度增大，桁架部分腹杆整体稳定性较弱，需要外包腹杆，如图15所示。第四步：桁架滑移到位且其余工作完成后，拆除支撑架，火车正常通车，如图16所示。图13：主桁架下方搭设支撑架及防护棚图14：主桁架向站房侧滑移6.7米图15：补装跨中杆件图16：支撑架拆除，火车恢复通行4.2桁架滑移到位后的卸载措施第一步：将桁架柱脚切割掉，开始搭设路基箱及滑移轨道梁，并将安装牛腿和钢横梁及爬行器，如图17所示。第二步：考虑到桁架滑移到位与下部钢柱对接的精度，现场施工时将下部钢柱做成活动钢柱，待桁架滑移到位后，调整下部钢柱的标高及平面坐标，使其能与上部钢柱精确就位。如图18所示第三步：桁架柱脚部分焊接完毕后，在柱脚转换钢梁下方设置2台千斤顶，将荷载通过千斤顶传递至路基箱，此时，可以开始拆除滑移轨道梁。图17：柱脚滑移措施照片图18：滑移到位后钢柱对接5、滑移过程中的同步性控制由于本工程屋盖滑移时的轨道较多（共有13条），滑移过程中如何确保每条轨道滑移的同步性是本工程现场施工需重点控制的内容。液压滑移同步控制应满足以下要求：尽量保证各台液压爬行器均匀受载；保证各个滑移点保持同步；采用计算机同步控制液压同步滑移施工技术采用计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。现场共布置4台泵源，每台泵源控制3-4个爬行器，4台泵源又通过数据线与1台计算机连接，所有指令都通过计算机下达，能做到每台爬行器工作时的同步性，如图19所示。液压爬行器液压泵源系统计算机控制系统液压爬行器液压泵源系统计算机控制系统图19：现场同步控制系统布置示意图同时，为了确保每榀桁架滑移的同步性，在每榀滑移桁架的下方设置标尺，且安排一名工人进行监督，发现异常马上报告，如图20所示：标尺标尺图20：现场滑移标尺为了确保滑移过程中结构的安全，滑移前在MADIS计算软件中进行模拟分析，如图21、图22、图23和图24所示：图21：同步滑移变形值（最大32mm)图22：同步滑移应力比（最大0.175)图23：不同步滑移变形值（最大50mm)图24：不同步滑移应力比（最大0.891)结论：经过分析，桁架同步滑移时，其变形及应力比均较小，滑移过程结构安全可靠。桁架不同步滑移时，对结构的影响最大，不同步滑移最大值不能超过50mm，现场施工时，应严格控制桁架滑移的同步性。6、滑移过程中的应急预案雨棚滑移过程中，下方既有线仍在运行，如何确保既有线安全通行，是雨棚滑移方案需要重点关注的内容。针对本工程的重要性，我们在雨棚正式滑移前，采用试推、监控等各种预案。6.1采用试推在滑移各项准备工作就绪后，准备在12：58开始试滑移，试滑移距离为10cm，桁架滑动后，摩擦力将由静摩擦力变为动摩擦力，故试滑移采用分级加载方式进行。待液压同步滑移系统设备及桁架滑移设施检测无误后上报现场指挥长，现场指挥长下达滑移命令后开始试滑移。经计算，确定液压爬行器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。推力最大为15T，靠微机的自身调整，保证每条轨道上的线速度一样。开始试滑移时，液压爬行器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，100%。6.2采用监控检查上部滑移距离与下部滑移距离是否一致，在上部滑移距离与下部距离做好刻度线，随时做好监控，保障滑移距离的同步性。“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。每个行程为30cm，每个行程后进行一次检查，检查各条轨道是否卡轨、各条轨道滑移是否同步性？滑移的速度是2.5米/小时（41mm/分钟），整个滑移工作约4小时能滑移完毕。滑移当天温度-2℃、晴、微风，适合滑移工作。6.3预案措施做好刻度线滑移过程中的预案措施包括滑移上下偏差的调整和左右偏差的调整。根据理论分析，上下偏差最大值50mm，在现场实际施工过程中，为了确保施工质量，将偏差值控制在20mm以内，上下偏差调整主要包括：在上下滑动距离位移差超过10mm时进行重点检控，在上下滑动距离位移差超过10mm时且位移差呈扩大趋势情况下，且位移差不得超过20mm，停止滑移。如滑移过程中柱脚与顶部跟随点沿滑移方向的位移差超过20mm，拟在一侧放置千斤顶进行微调，如图25和图26所示：做好刻度线做好刻度线做好刻度线图25爬行器布置示意图图26跟随点后方设置千斤顶进行纠偏处理左右偏差主要包括：轨道两边限位卡板的间隙为8mm，如滑移过程中一侧间隙小于3mm，马上采取纠偏措施，即在一侧设置千斤顶，通过千斤顶微调达到纠偏目的，如图27和图28所示：图27：滑移轨道和卡板之间的间隙图28：滑移过程的纠偏措施7、结语多轨道、不等标高、同步滑移技术在北戴河火车站改造工程中的应用，实现了“节能利旧”的指导思想，避免钢结构大量拆除、安装对既有线运行造成的影响。对既有雨棚结构采取滑移施工，填补了中国铁路站房施工的空白。滑移施工中采取钢结构雨棚中部主桁架下方搭设支撑架，将钢结构整体沿横向切割成两个部分，向南部分沿根部切割后安装于轨道上，利用柱脚处布置的液压爬行器推移到指定位置，整体推移距离为6.7