河北火车站大跨度雨棚桁架扩建新技术.m

北戴河火车站大跨度雨棚桁架扩建新技术[摘要]：通过过津秦客专北北戴河火车站站既有雨棚改改造工程的实实践，介绍了了雨棚桁架改改造的总体思思路改造过程程中支撑架搭搭设、雨棚桁桁架切割及雨雨棚桁架滑移移等各项技术术的应用，尤尤其在设计支支撑架时，不不仅考虑了常常规荷载，而而且考虑了支支撑架附近的的列车经过时时的振动影响响。[关键词]：临临近营业线支支撑架搭设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、工程概况北戴河车站位于于秦皇岛市北北戴河区北郊郊。东临戴河河，南临205国道，西边边接壤抚宁县县，北戴河车车站改造范围围为东西咽喉喉范围之内，是是连接北京与与秦皇岛之间间的中心枢纽纽，是重要的的交通要道。它它是在既有站站台雨棚全部部拆除后，新新建的大跨度度钢结构无柱柱雨棚。北戴戴河站由新建建站房、改扩扩建站台雨棚棚及改造延伸伸进站天桥组组成。图1：北戴河火火车站效果图图新建雨棚新建雨棚站房改建雨棚站房改建雨棚图2：站房与雨雨棚组成示意意图基本本站台净宽为为10.5米，不满足足使用要求，现现将基本站台台净宽扩大为为17.2米。扩建方方案：将雨棚棚桁架从中部部截断，南边边桁架向南滑滑移6.7米，再空中中对接桁架补补空的方法。原原桁架跨度为为68.6m，扩建后为75.3m。改造后的站站台雨棚剖面面如下：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米图3：桁架立面面图2、雨棚主桁桁架改造的总总体思路根据本工程的结结构特点及雨雨棚改造后的的立面效果，将主桁架从从桁架中部割割断。在主桁桁架下方搭设设支撑架，同同时在柱脚处处布置液压爬爬行器，将桁桁架沿站房一一侧滑移6.7米。第一次滑移13榀桁架（13条滑移轨道道），滑移重重量约为1300吨，第一次次滑移结束后后，再滑移对对称的13榀桁架，滑滑移重量约为为1300吨，合计滑滑移总重量约约为2600吨，滑移分分区如图4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4：滑移分区区示意图3、雨棚主桁架架改造过程中中的各项技术术3.1支撑架搭搭设技术由于支撑架搭设设时临近营业业线，不但要要考虑支撑架架上部的恒载载、桁架滑移移过程中对支支撑架的影响响、支撑架对对基础的影响响，而且更要要考虑虑风荷荷载、动车300kmm/h的风压、列列车经过的振振动及施工荷荷载等。支撑撑架立柱为Φ377×116钢管（直缝缝焊管），直直腹杆及斜腹腹杆均采用Φ180×112钢管（直缝缝焊管），杆杆件材质均采采用Q235B，设计强度f=2155N/mm²²。根据支撑撑架现场布置置情况，对各各支撑架在施施工过程中最最大支座反力力和支撑架高高度进行统计计。支撑架规规格尺寸为2m×3..5m，每节高度度为2m，具体结构构形式如图5所示：纵向桁架腹杆Φ168×10纵向桁架腹杆Φ168×10纵向桁架弦杆Φ273×16腹杆Φ180×12弦杆Φ377×16图5：支撑架三三维示意图荷载取值及荷载载工况①恒载临时支撑架所承承受荷载包括括有上部桁架架传来的竖向向集中力、支支撑架自重、风风荷载、地震震作用及施工工过程中可能能发生的支座座沉降等；由由于安装过程程存在诸多不不可预见的不不利因素，需需对主要的荷荷载进行工况况组合。取最最不利情况进进行计算分析析。首先建立立计算模型，提提取施工过程程中,支撑架切割割后未开始滑滑移前的状态态下，屋盖对对支撑架的作作用力。计算算时考虑结构构自重乘数1.0，屋面恒载0.8KNN/㎡。②活荷载计算支撑架时，需需考虑支撑架架顶端3.5KNN/㎡的施工活活荷载。③风荷载根据设计说明，基基本风压取0.45kkN/m2。风荷载包包括直接作用用在支撑架上上，根据《高高耸结构设计计规范》GBJ1335-20004第条有：风荷载：。KN/考虑风荷载作用用在立柱上，取取放大系数为为1.1，则线荷载载为：2.73×1..1×0.3377=1..13KN//。④列车驶过过的气动力产产生的水平风风荷载由于本工程施工工过程中，邻邻近轨道仍然然正常使用，故故需考虑列车车以300kmm/h经过时的风风压。根据《新新建时速300~3350公里客运专专线铁路设计计暂行规定》（铁铁建设【2007】47号）文件的的相关规定，对对列车经过产产生的风压计计算如下：驶过列车产生气气动压力和气气动吸力，由由于气动吸力力与支撑架所所受剪力方向向相反，对计计算支撑架有有利，故不考考虑气动吸力力，仅考虑气气动压力作用用。根据相关关规定，水平平气动压力作作用在轨道顶顶之上的最大大高度为5m，且有无站站台雨棚的存存在，需考虑虑乘以1.5的阻挡系数数。查表可得得，时速350KN的驶过列车车中心线距构构件边缘距离离为5米，则产生生的水平气动动压力为0.72KKN/㎡，则计算算基本风压为为：根据支撑架的几几何特征，可可计算5m高度以下的的支撑架立杆杆挡风宽度为为：则驶过列车对支支撑架立柱产产生的风荷载载为：q=0.5955*1.088*1*1==0.6422KN/m⑤地震作用用鉴于本工程为铁铁路站房，改改造过程中，仍仍要保证正常常运营，故其其安全性非常常重要，需要要考虑地震作作用的影响。根根据相关设计计资料，抗震震设计的设计计参数为：抗抗震设防烈度度7度、设计基基本地震加速速度0.10gg,地震分组第第二组，场地地类别Ⅱ类。⑥支座沉降降的影响本工程原结构已已投入使用三三年，可认为为轨道基础、站站台基础的地地基沉降已趋趋于稳定，在在施工过程中中不会发生大大的变化。计计算时偏安全全考虑，取较较不利位置支支撑架支座发发生30mm的基础沉降降，进行计算算。⑦列车驶过过的振动作用用由于列列车驶过的振振动作用为低低频振动，其其频率与支撑撑系统和钢雨雨棚基本周期期差别较大，不不会发生共振振现象，故本本计算中不考考虑列车驶过过的振动作用用。计算时考考虑加大荷载载作用、设置置较为保守的的安全富余度度，来保证支支撑系统和钢钢结构屋盖在在施工过程中中的安全性。计计算时，考虑虑以下荷载组组合：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代表恒恒载，L代表活荷载载，W代表风荷载载（包括风荷荷载和驶过列列车气动力产产生的风荷载载），Eh代表水平地地震作用，Δ代表支座沉沉降作用。根据上述分析，下下面对桁架滑滑移过程中的的各个阶段支支撑架的受力力变化分别进进行计算。①雨棚主桁架切切割后未开始始滑移前支撑撑架的受力情情况：315KN404KN首先考虑钢雨棚棚切割后，未未开时滑移的的状态，其恒恒载作用如图图6所示。雨棚主主桁架切割后后，未开始滑滑移状态下，滑滑移支座作用用在中间支撑撑架，靠近左左侧柱肢的位位置。计算结结果如图7、图8及图9所示。315KN404KN图7：标准组合下X方向位移等值线图（最大位移7.3mm）180KN20.2KN图7：标准组合下X方向位移等值线图（最大位移7.3mm）180KN20.2KN图6：支撑架受受上部恒载示示意图图8：标准组合下Y方向位移等值线图（最大位移1.95mm）图8：标准组合下Y方向位移等值线图（最大位移1.95mm）图9：标准组合下Z方向位移等值线图（最大位移7.5mm）由上述结果可见见，该状态下下支撑架系统统的变形值较较小，支撑系系统变形满足足相关规范的的要求，也满满足施工精度度的需要。下下面输出支撑撑系统的应力力及应力比情情况，如图10及图11所示。图11：支撑系统杆件应力比柱状图图11：支撑系统杆件应力比柱状图图10：支撑系系统应力比图图（最大应力比为为0.7）由上述结果可见见，支撑系统统最大应力比比为0.7<<<1.0（极限状态态），故该支支撑架系统的的设计安全可可靠，切实可可行，可以满满足本项目施施工的需要。②雨棚主桁桁架滑移6.7米后状态：：315KN404KN雨棚主桁架滑移移6.7米后，结构构自重作用对对滑移轨道梁梁的竖向力产产生的弯矩最最大，该状态态下，滑移轨轨道梁受力最最大，其恒载载作用如图12所示。钢雨棚棚切割滑移结结束后，滑移移支座用在左左侧两组支撑撑架中间位置置，计算结果果如图13、图14及图15所示。315KN404KN图13：标准组合下X方向位移等值线图（最大位移5.33mm）180KN20.2KN图13：标准组合下X方向位移等值线图（最大位移5.33mm）180KN20.2KN图12：钢雨棚棚滑移6.7米后恒载示示意图图15：标准组合下Z方向位移等值线图（最大位移7.7mm）图15：标准组合下Z方向位移等值线图（最大位移7.7mm）图14：标准组组合下Y方向位移等等值线图（最大位移1..51mm）由上述结果可见见，该状态下下支撑架系统统的变形值较较小，支撑系系统变形满足足相关规范的的要求，也满满足施工精度度的需要。下下面输出支撑撑系统的应力力及应力比情情况，如图16及图17所示。图17：支撑系统杆件应力比柱状图图16：支撑系系统应力比图图图17：支撑系统杆件应力比柱状图（最大应力比为为0.679）由上述结果可见见，支撑系统统最大应力比比为0.6799<<1.00（极限状态态），故该支支撑架系统的的设计安全可可靠，切实可可行，可以满满足本项目施施工的需要。③施工过程分分析的结论由上述计算分析析可见，在滑滑移施工过程程中，支撑架架系统的变形形较小，各方方向变形均小小于8mm，刚度方面面满足施工要要求。在各施施工状态中，支支撑系统杆件件应力比最大大为0.7，杆件强度度也满足相关关要求。故以以上计算分析析表明，本支支撑架系统的的设计安全可可靠，切实可可行，可以满满足本项目施施工的需要。3.2雨棚主桁桁架切割技术术由于原原结构已经运运行了5年，桁架杆杆件内部存在在着复杂的内内应力，桁架架在切割过程程中，其结构构内力的分布布发生调整，根根据内力的变变化规律选择择最合适的切切割顺序，这这样能减少桁桁架内力的突突然释放而产产生的一系列列问题。桁架架的切割顺序序如图18所示：②②③④①④①图18：主桁架架切割顺序示示意图主桁架切割步骤骤：第1步：跨中桁桁架顶升30mm；第2步：切割外外侧柱脚弦杆杆及柱脚腹杆杆；第3步：切割跨跨中上弦杆及及腹杆；第4步：切割跨跨中下弦杆（两两根）；第5步：切割内内侧柱脚弦杆杆（两根）。3.3雨棚主桁桁架滑移技术术采用液压顶推滑滑移钢桁架结结构，需设置置专用的滑移移轨道，待滑滑移构件（或或滑靴）坐落落于滑移轨道道上，通过安安装在构件上上的滑移设备备顶推滑移构构件，沿轨道道由初始拼装装位置滑移至至设计位置就就位。滑移轨轨道的作用是是承受桁架结结构滑移过程程中的竖向荷荷载，并为爬爬行器提供反反力点，在滑滑移方向上提提供顺畅的通通道。根据本本工程的结构构特点，每个个滑移单元共共有13榀主桁架，在在每榀主桁架架下方设置1条滑移轨道道。滑移轨道道采用43KKG/m钢轨轨，用以提供供爬行器的夹夹持反力点，轨道在整个个水平滑移中中起承重导向向和径向限制制构件水平位位移的作用。每每条轨道的上上表面及两侧侧面必须打磨磨光滑、平整整，不允许有有棱角或凹凸凸不平。标高高偏差控制在在5mm以内（12米长轨道）。轨轨道水平偏差差控制在3mm之内（12米长轨道）。滑滑移前轨道上上表面涂抹黄黄油。在轨道道梁上应间隔隔800mm布置轨道卡卡板，使轨道道与钢梁相连连接3.3.1滑移移过程中的同同步性控制由于本工程屋盖盖滑移时的轨轨道较多（共共有13条），滑移移过程中如何何确保每条轨轨道滑移的同同步性是本工工程现场施工工需重点控制制的内容。液液压滑移同步步控制应满足足以下要求：：尽量保证各台液液压爬行器均均匀受载；保保证各个滑移移点保持同步步；采用计算机同步步控制液压同步滑移施施工技术采用用计算机控制制，通过数据据反馈和控制制指令传递，可可全自动实现现同步动作、负负载均衡、姿姿态矫正、应应力控制、操操作闭锁、过过程显示和故故障报警等多多种功能。现现场共布置4台泵源，每每台泵源控制制3-4个爬行器，4台泵源又通通过数据线与与1台计算机连连接，所有指指令都通过计计算机下达，能能做到每台爬爬行器工作时时的同步性，如如图19所示。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液压爬行器图19：现场同同步控制系统统布置示意图图同时，为了确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设置标尺尺，且安排一一名工人进行行监督，发现现异常马上报报告，如图20所示：标尺标尺图20：现场滑滑移标尺为了确保滑移过过程中结构的的安全，滑移移前在MADIS计算软件中中进行模拟分分析，如图21、图22、图23和图24所示：图21：同步滑滑移变形值（最最大32mm))图22：同步滑移应应力比（最大大0.1755)图23：不同步步滑移变形值值（最大50mm))图24：不同步滑移移应力比（最最大0.8911)结论：经经过分析，桁桁架同步滑移移时，其变形形及应力比均均较小，滑移移过程结构安安全可靠。桁桁架不同步滑滑移时，对结结构的影响最最大，不同步步滑移最大值值不能超过50mm，现场施工工时，应严格格控制桁架滑滑移的同步性性。3.3.2滑移移过程中的应应急预案雨棚主桁架滑移移过程中，下下方既有线仍仍在运行，如如何确保既有有线安全通行行，是雨棚滑滑移方案需要要重点关注的的内容。针对对本工程的重重要性，我们们在雨棚正式式滑移前，采采用试推、监监控等各种预预案。3.3.2.11采用试推在滑移各项准备备工作就绪后后，准备在12：58开始试滑移移，试滑移距距离为10cm，桁架滑动动后，摩擦力力将由静摩擦擦力变为动摩摩擦力，故试试滑移采用分分级加载方式式进行。待液液压同步滑移移系统设备及及桁架滑移设设施检测无误误后上报现场场指挥长，现现场指挥长下下达滑移命令令后开始试滑滑移。经计算算，确定液压压爬行器所需需的伸缸压力力（考虑压力力损失）和缩缩缸压力。推推力最大为15T，靠微机的的自身调整，保保证每条轨道道上的线速度度一样。开始始试滑移时，液液压爬行器伸伸缸压力逐渐渐上调，依次次为所需压力力的20%，40%，在一切都都正常的情况况下，可继续续加载到60%，80%，90%，100%。3.3.2.22采用监控检查上部滑移距距离与下部滑滑移距离是否否一致，在上上部滑移距离离与下部距离离做好刻度线线，随时做好好监控，保障障滑移距离的的同步性。“液压同步滑滑移技术”采用液压爬爬行器作为滑滑移驱动设备备。液压爬行行器为组合式式结构，一端端以楔型夹块块与滑移轨道道连接，另一一端以铰接点点形式与滑移移胎架或构件件连接，中间间利用液压油油缸驱动爬行行。液压爬行行器的楔型夹夹块具有单向向自锁作用。当当油缸伸出时时，夹块工作作（夹紧），自自动锁紧滑移移轨道；油缸缸缩回时，夹夹块不工作（松松开），与油油缸同方向移移动。每个行行程为30cm，每个行程程后进行一次次检查，检查查各条轨道是是否卡轨、各各条轨道滑移移是否同步性性？滑移的速速度是2.5米/小时（41mm/分钟），整整个滑移工作作约4小时能滑移移完毕。滑移移当天温度-2℃、晴、微风风，适合滑移移工作。3.3.2.33预案措施滑移过程中的预预案措施包括括滑移上下偏偏差的调整和和左右偏差的的调整。根据据理论分析，上上下偏差最大大值50mm，在现场实实际施工过程程中，为了确确保施工质量量，将偏差值值控制在20mm以内，上下下偏差调整主主要包括：在在上下滑动距距离位移差超超过10mm时进行重点点检控，在上上下滑动距离离位移差超过过10mm时且位移差差呈扩大趋势势情况下，且且位移差不得得超过20mm，停止滑移移。如滑移过过程中柱脚与与顶部跟随点点沿滑移方向向的位移差超超过20mm，拟在一侧侧放置千斤顶顶进行微调，如如图25和图26所示：做好刻度线做好刻度线做好刻度线做好刻度线图25爬行器布布置示意图图26跟随点后方方设置千斤顶顶进行纠偏处处理左右偏差主要包包括：轨道两两边限位卡板板的间隙为8mm，如滑移过过程中一侧间间隙小于3mm，马上采取取纠偏措施，即即在一侧设置置千斤顶，通通过千斤顶微微调达到纠偏偏目的，如图图27和图28所示：图27：滑移轨轨道和卡