雨篷大跨度钢结构悬垂梁及斜拉索施工技术

雨篷大跨度钢结构悬垂梁及斜拉索施工技术北京**站站房东西两侧设有站台无柱雨篷，结构形式为大跨度钢结构轻质屋面，建筑设计成扇贝造型。通过采用悬垂梁和拉索结构等综合技术，有效地抵抗了自然环境及行车带来的负风压荷载，同时拉索和悬垂梁相互约束位移、内力相互带JJ约、采用铰接节点的综合新技术也有效地消除了行车带来的振动荷载，并且该技术的应用也很好地保证了雨篷结构双曲屋面的建筑效果，优化了整体结构的用钢量，填补了国内该项技术应用的空白。北京**站站房东西两侧设有站台无柱雨篷。结构形式为大跨度钢结构轻质屋面，建筑设计成扇贝造型。雨篷结构包括支承于轨道层-1．600m标高的A字形塔架柱及其所支撑的屋面环梁、主梁、次梁及支撑等上部结构两部分。屋面主梁设计为悬垂下弯曲线形工字钢梁(以下简称悬垂梁)，截面形式为600×350×l0×20(mm)和450×200×8×12(mm)，东西雨篷区共180单榀悬垂梁对称布置。每三根悬垂主梁组成一个结构单元，间距为6．866m．中间设有H型钢次梁及圆管支撑。悬垂梁设计跨度为9．772～64．033m，安装标高为2O～30m。设计最大下垂高度为6.464m，单榀最大重量为1O．5t。钢材材质为Q345C。(图1)。每根悬垂梁通过其两端的耳板与A塔柱及环梁上的耳板用销轴铰接相连，将内、外、中环A塔柱和环梁连为整体。与A塔柱相连的一根悬垂梁和与其相邻的两根悬垂梁(间距6.866m)以及此三根梁之间的次梁与支撑构件组成一个结构单元。悬垂主梁下部设有预应力拉索，以抵抗向上的风荷载。每根悬垂梁下翼缘上设计有4～8根拉索。拉索一端为固定端，销接在悬垂梁拉索连接板上，另一端为调节端，销接在A塔柱拉索耳板上，调节范围±150mm。最大索长为29185mm，共计1068根。预应力斜拉索根据悬垂梁结构单元，将东西雨篷分别划分为15榀预应力钢结构桁架，沿轴线对称布置。拉索索体采用两种规格，一种是强度等级为1570MPa的6×37+lWS钢丝绳，直径22mm，外包26mmPE护层，最小破断力为217．8kN；另一种是强度等级为1670MPa的6×37+lWS钢丝绳，直径32mm，外包37mmPE护层，最小破断力为490kN。北京**站雨篷结构屋面设计建筑造型为双曲面，屋面各类荷载通过H型钢悬垂主梁传递到主桁架上，再通过主桁架经A字形塔柱传递到混凝土基础上。为确保建筑造型和结构受力，将雨篷结构主梁设计为高度600mm和450mm的悬垂梁。当自重、雪荷载、向下风荷载等来自屋面的向下荷载作用时，由于悬垂梁的跨度很大而截面高度很小，它的抗弯刚度非常小，发挥不出其抗弯性能，所以仅利用工字钢的抗拉刚度，使其像拉索一样以拉力来承受荷载；当向上风荷载作用时，则利用悬垂梁的抗弯刚度，以拱的形态来承担荷载。为使悬垂梁能最有效地发挥其拱形作用，在工字钢和A形塔柱之间安装了斜拉索，减小其计算长度，以确保其支承向上荷载的能力。斜拉索用来稳固工字钢梁，不会直接承受向上的荷载，所以它只有较小的拉力，直径很小，不会影响站内景观。1施工难点及解决对策根据雨篷屋面大跨度异型杆件结构的特点，在施工过程中主要解决悬垂梁制作、安装的难点是：(1)悬垂梁空中对接、定位及焊接质量；(2)悬垂梁下沉量应控制在设计要求的范围；(3)预应力拉索张拉值及结构变形值的控制。1．1悬垂梁制作、安装质量控制根据悬垂梁长度，在工厂分段制作，每段长度不超过最大运输长度，以方便运输；在施工现场进行二次拼装，拼成每段不超过30m的安装段，以尽量减少空中对接量；悬垂梁超过30m长时，在空中分2~3段进行拼装，在拼接处设置高空拼接平台：悬垂梁采用吊车吊装就位后，先用锚板点焊固定，再进行人工焊接。悬垂梁对接焊好后，再进行次梁及支撑的焊接，避免焊接应力集中，保证焊接质量。1．2悬垂梁下沉量的控制由于雨篷屋面定位是由计算机三维建模完成，故保证屋面杆件安装后的下沉量与设计值一致，是安装的关键环节，直接影响后续工程的定位。将雨篷屋面结构划分成若干个结构单元按照单元体将悬垂梁进行分段吊装，在分段对接口处设置临时支撑；在临时支撑下部设置路基箱，以保证其稳定且避免支撑托架受力后沉降；悬垂梁拼接时，对其预留下沉量，安装完成后每个结构单元统一卸载。汗1繁．也3团预应力拉索张贝拉的控制牌预应力拉索设齿置堵在夏A蚕塔柱和悬垂梁露组成的三维空胆间中，为减少罩悬垂梁安装误趟差对拉索受力添的影响，应在陡屋面全部杆件棕安装完毕并拆骂除支撑，形成饭相对稳定的状幕态后，进行预待应力拉索安装躬。同时，复测般悬垂梁轴线位渐置、标高，以私现场实测值为芳依据，调整初端始杆件应力计盒算值，确定最草终预应力拉索策张拉力；在预侍应力钢索张拉斧的过程中，同装时采用索力动篮测仪检测拉索厘索力，全站仪凡同步监测结构台位移，检测数淡据相互校核，伪保证张拉质量背。腾2坡悬垂梁现场安剑装技术搅2悄．侧1横悬垂梁及斜拉宝索总体施工流籍程爸悬垂梁地面拼担装匆→亮临时支撑托架邻安蚕装箱→推分段吊装及空设中对披接哪→夜吊装次梁和斜帝撑究→夹拆除临时支撑附托着架委→役结构位移监测箭。丝2例．煮2护悬垂主梁地面销拼装蛇悬垂主梁为弧刮形且跨度大，逝为便于加工制麦作、安装，根供据每根悬垂梁弟的长度，将每鲁根梁分为几个略段加工制作，倚运输到安装现峡场后，在场区姻地面拼装麦为爱2~鼓3疑个吊装段进行船分段吊装。徒2专．孙3导临时支撑托架反布置驳在每个吊装分煌段的接口部位辛，根据接口处列位置悬垂主梁赞的控制标高．挽设置临时支撑谣托架，此临时疑支撑托架作为忙吊装时的支撑粮及悬垂主梁的项高空定位拼接戒平台。临时支桂撑托架采用钢倍管格构柱。在籍施工过程中对复临时支撑托架盖应进行相应的潮工况、变形及系承载验算，以订确保施工的安塌全漠(猎图垃7钓)脾。虚悬垂梁最大分纲段重量约漠为炸6艳．溪0段t软，故应在其胎捡架上端设置端不头定位钢板，续以利于荷载分娱散及悬垂主梁槽此分段点处标阀高的控制。山临时支撑托架岁底部与基面连邻接：位于轨道件层混凝土楼板镰上的支撑．在哥其柱脚下垫钢侧板．并用钢楔辈找平垫板；位叼于老土层上的粗支撑，在其下枣垫路基板，防驾止支撑下沉。登2公．决4余悬垂梁吊装芳以一个标准结置构单元为例：嚼首先已完成本嘉单元及下一单瓶元的塔架安装堆。同时塔架间扬的环梁及边桁烟架也已安装完弊成铜-麦临时支撑托架哨安装它-茂中间主梁安装栗-湖两边主梁安装斤-严次梁及支撑。怎按照上述步骤勾进行下一单元豆内构件的安装杨直至雨篷钢结怪构安装完毕。乓悬垂梁吊装技敲术要点：悬垂陕梁分三段进行驳吊装时．先吊脏装验与骂A租字形塔架柱及菠环梁相连的两虑个端部分段．阵使其一端固定规于喂A碑字形塔纱架姥(冰或环租梁筒)趁上，另外一端毛放置于临时支权撑托架上。利朱用该两段端头固销接的结构特奖点，用全站仪驳分别对这两个砖吊装分段进行彩校正．将悬垂睛主梁整体直线侄度、跨中垂直测度以及控制点粒标高调整到安抵装设计值后，佳再将中间分段假直接吊装就位巧。悬垂梁分两罚段进行吊装时杯，两段依次吊文装，并分别对挪两个吊装分段合进行轴线及标纯高校正，再进叉行对接头焊接乘。采用全站仪法跟踪测量，调暂整临时定位钢洁板，直至满足斜安装精度要求差。俯2捧．晨5科临时支撑托架白拆除及变形检蓝测修因为每个结构璃单元为相对稳抽定体系．因此能临时支撑拆除产的顺序为：每醒完成相临两个护悬垂梁单元安辣装．并开始进驰行第三个单元域安装时方可拆棕除第一个结构呆单元下的支撑但托架．同时用掩全站仪监测临熄时支撑托架自冠身的变形和支小撑盐点塘(蛋包括主梁及外膏边桁伏架挠)浆的实际拆卸位卷移。在拆除过肚程中将实测结腥果与理论值和查起拱值进行比凶较，应满足设岛计要求，若误坟差超过允许范佣围，则进行分跑析并调整。宅拆卸时．由一仅位现场指挥人旦员负责拆卸过枣程的指挥与协赌调，其他人员划如监测人员、回安全员、拆卸币工等统一由总获指挥指挥调遣峰，以保证同步独拆卸及结构单竭元内安全。各3科预应力斜拉索则施工技术樱3叼．沟1张拉索张拉什以雨篷屋面设朽计的伸缩缝为踪界，将东西雨捐篷桁架分为六俭个分区，张拉师施工以每一个和结构单元为单唇位各自由北向廉南逐榀张拉，恳各分区结构单月元张拉时间的挎先后对其他分为区和结构单元牲均不产生影响兽。张拉将结构向内侧一跨酷的置2~遇4饲个张拉组按两膝侧支座向跨中翼的方向，依次吧施加张拉应力足到魔10宾0浇％设计张拉力武，再将结构外脸侧一跨仗的酿2~束4加个张拉组按两去侧支座向跨中觉的方向，依次胃施加张拉应力姻设计张拉力。咏第一跨张拉完灌毕后张拉第二超跨。寺张拉采用预应薄力钢结构专用怠千斤顶和配套扣手压油泵、油词压传感器、读丹数仪及专用千魄斤顶支撑架。便张拉装置通过怎拉杆抱箍在拉悄索耳板上，抵猎抗张拉产生的肾上拔力。张拉岗装置示意见签图群1午0器。国拉索张拉时，翼千斤顶通过油槽管连接在一台巩手动液压油泵完上．连接在油孤泵上的油压传华感器和配套读鱼数仪可以直接撒得到千斤顶对达每根钢索的输阵出张拉力数值男．同时采用索江力动测仪检测陪拉索索力，全之站仪同步监测氏结构位移，检盗测数据相互校昏核，保证张拉拴质量。丸3筑．袜2攀预应力拉索监解测黎为保证结构在覆施工期的安全饱，并使预应力匪钢索张拉与设权计相符，必须往进行预应力钢创索张拉阶段的筑监测。本工程临施工阶段监测致包括两部分内俯容：预应力钢考索的受拉应力慧监测为主，结耗构变形监测为温辅。击采用油压传感猫器草和贡JMM斜-壶26敬8共索力动测仪对旦钢拉索进行索妈力检测。油压协传感器安装于转液压千斤顶油貌泵上，通过配脊套读数仪可随本时监测到张拉抬设备施加给每妥根钢索的实际棚输出力值，以攻保证预应力钢计索施工完成后病的应力与设计悠单位要求的应凯力吻合。晕4翁综合效益分析特雨篷屋面结构畅悬垂梁安装采各用高空对接并镰设置临时支撑车固定．施工方