火车营业线附近的支撑架设计与施工技术

火车营业线附近的支撑架设计与施工技术[摘要]：通过过XXX火车站既有有雨棚改造工工程的实践，介介绍了临近营营业线的支撑撑架设计应考考虑的各种荷荷载，同时应应考虑桁架滑滑移过程中对对下部支撑架架影响，以及及在营业线附附近安装支撑撑架时应注意意的事项。[关键词]：临临近营业线支支撑架外部荷荷载火车运行行中的影响安安装注意事项项ThetraainYiingYeXXiannnearbyysuppportinngfraamedeesignandcconstrructioontecchnoloogy[Abstraact]ThhroughhtheBedaiiheraiilwaystatiion,IntrooducesstheYingYYeXiannsuppportsstandssnearrthedesiggnshoouldcconsidderthhevarriousloadss,Atthessamettimesshoulddconssidertrusssslippproccessoontheebotttomsuupporttingfframeeffeccts,AAndinnYinggYeXiaanneaarinsstallaationsuppoortinggframme,thhematttersneediingatttentiion.[Keyworrds]NeearYiingYeXXianssupporrtingframeeExteernalloadThettrainoperaationofinnfluennceInnstalllationnpreccautioons1、工程概况1.1工程简述述XXX车站位于于秦皇岛市XXX区北郊，是是连接北京与与秦皇岛之间间的中心枢纽纽，原车站雨雨棚为无柱拱拱形正放三角角形的三肢格格构式桁架，沿沿长度方向主主桁架共26榀，桁架间间距22m，总长度545m，每榀桁架架跨度64.6m，拱顶高度19.5m，桁架的截截面宽度2600mmm，最大高度4500mmm，最大管径550mm。经过专家家的认证，采采取钢结构雨雨棚中部主桁桁架下方搭设设支撑架，将将钢结构整体体沿横向切割割成两个部分分，向南部分分沿根部切割割后安装于轨轨道上，利用用柱脚处布置置的液压爬行行器推移到指指定位置，整整体推移距离离为6.7米。由于桁架架滑移时，下下方仍有火车车在运行，为为了能满足桁桁架整体滑移移施工方案的的实现，如何何在营业线附附近设计支撑撑架是本工程程现场施工的的关键工作，营营业线附近支支撑架搭设示示意图如图1和图2所示：营业线营业线图1：营业线附附近支撑架搭搭设示意图图2：施工现场场支撑架搭设设2、临近营业线线支撑架设计计应考虑的因因素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/t的风压、列列车经过的振振动及施工荷荷载等。3、临近营业线线支撑架设计计3.1支撑架规规格尺寸支撑架立柱为ΦΦ377×116钢管，直腹腹杆及斜腹杆杆均采用Φ180×112钢管，杆件件材质均采用用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3所示：纵向桁架腹杆Φ168×10纵向桁架弦杆Φ273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3：支撑架三三维示意图3.2荷载取值值及荷载工况况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/㎡，支撑架架受力示意图图如图4所示。315KN404KN20.2KN180KN315KN404KN20.2KN180KN图4：支撑架受受上部恒载示示意图如上图所示，右右侧固定端支支撑架承受竖竖向力315KN，承受向内内侧的水平剪剪力180KN；滑移端结构构对支撑架的的轴压力为404KN，考虑滑移移轨道和屋盖盖之间摩擦系系数为0.05，则屋盖滑滑移时的动摩摩擦力为20.2KKN。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。3.3滑移施工工过程支撑架架系统计算分分析根据上述分析，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支撑架切切割后未开始始滑移前的受受力情况：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4所示。钢雨棚棚切割后，未未开始滑移状状态下，滑移移支座作用在在中间支撑架架，靠近左侧侧柱肢的位置置。计算结果果如图5、图6及图7所示。图5：标准组合合下X方向位移等等值线图（最最大位移7.3mm）图6：标准组合合下Y方向位移等等值线图（最最大位移1.95mmm）图7：标准组合合下Z方向位移等等值线图（最最大位移75mm）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8及图9所示。图8：支撑系统统应力比图（最最大应力比为为0.7）图9：支撑系统统杆件应力比比柱状图由上述结果可见见，支撑系统统最大应力比比为0.7<<<1.0，故该支撑撑架系统的设设计安全可靠靠，切实可行行，可以满足足本项目施工工的需要。②钢雨棚滑滑移6.7米后状态：：钢雨棚滑移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10所示：315KN180KN404KN20.2KN315KN180KN404KN20.2KN图10：钢雨棚棚滑移6.7米后恒载示示意图如上图所示，钢钢雨棚切割滑滑移结束后，滑滑移支座用在在左侧两组支支撑架中间位位置。计算结结果如图11、图12及图13所示。图11：标准组组合下X方向位移等等值线图（最最大位移5.33mmm）图12：标准组组合下Y方向位移等等值线图（最最大位移1.51mmm）图13：标准组组合下Z方向位移等等值线图（最最大位移77mm）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14及图15所示。图14：支撑系系统应力比图图（最大应力力比为0.679）图15：支撑系系统杆件应力力比柱状图由上述结果可见见，支撑系统统最大应力比比为0.6799<<1.00，故该支撑撑架系统的设设计安全可靠靠，切实可行行，可以满足足本项目施工工的需要。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6mm，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。3.4系统稳定定性分析由以上计算可知知，当钢结构构屋盖桁架割割断、尚未滑滑移的状态时时，由于中间间支撑架的基基础发生沉降降，同时该处处支撑架直接接承受屋盖自自重作用，此此时支撑架系系统的杆件应应力最大，变变形也最大。为为验算支撑架架系统的稳定定性，选取该该状态进行屈屈曲分析。屈曲分析考虑11.0恒载+1.0活载状态进进行计算，分分析结果如图图16、图17及图18所示。图16：第一屈屈曲模态（屈屈曲因子62.59）图17：第二屈屈曲模态（屈屈曲因子62.65）图18：第三屈屈曲模态（屈屈曲因子62.91）由上述结果可见见，在1.0恒载+1.0活载作用下下，支撑架系系统的屈曲因因子最小为62.59，即在62.59倍1.0恒载+1.0活载作用下下，支撑架系系统才能发生生屈曲，由此此可见，支撑撑架系统的整整体稳定性非非常高，在施施工过程中很很难发生屈曲曲失稳。3.5支撑架基基底反力统计计在上述计算过程程中，提取各各支撑架的基基地反力，并并进行统计分分析，可得到到各支撑架的的最大和最小小基底反力，列列举如表1。表1：支撑架基基地反力统计计表支撑架左侧支撑架中间支撑架右侧支撑架最小基底反力（KN）127251107.3最大基底反力（KN）634726.51530支撑架对下部路路基箱的压力力如图19所示。73T64T153T路基箱A65T60T路基箱C73T64T153T路基箱A65T60T路基箱C图19：支撑架架下部对路基基箱的压力示示意图路基箱A承载力力计算：153/77*3=7..3T/M22路基箱B承载力力计算：73/3**4.5=55.4T/MM2路基箱C承载力力计算：64/3**4.5=44.7T/MM2路基箱D承载力力计算：65/3**4.5=44.8T/MM2路基箱E承载力力计算：60/3**4.5=44.4T/MM2经过以上分析，路路基箱最大承承载力为7.3T//M2＜10T/MM2（一般土填填平压实），因因此路基箱的的承载力满足足使用要求。在安装支撑架时时，为减少因因支撑架下沉沉或压缩变形形带来桁架结结构的下挠变变形，我们在在支撑架上设设置液压千斤斤顶，先给予予支撑架施加加桁架自重的的反力，使支支撑架在同等等作用力的情情况处于受力力状态，压实实支撑处的地地基后将桁架架与支撑架间间垫实固定，并并用全站仪跟跟踪监测，待待桁架切断时时进行复测，观观测桁架下挠挠变形量，并并用液压千斤斤顶对桁架标标高进行调整整固定。4、支撑架搭设设支撑架及纵向次次桁架采