于洋

（東水西調(diào)建設(shè)局,遼寧 沈陽 112003）

1 工程概況

目前，國內(nèi)地鐵站工程大多設(shè)計(jì)為地上高架鋼結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)為“站橋合一”框架結(jié)構(gòu)。文中對輕軌車站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)：縱向12跨11×9.4+12.6=116 m，橫向3跨2×18=36 m。首層為架空層，設(shè)置車站的出入口；二層為站廳層，三層為站臺層?？缍葹?7.20 m，柱距為9.6 m、12.8 m，承重結(jié)構(gòu)為兩端鉸支拱形鋼架。

2 施工工藝

2.1 施工思路及程序

1）站房結(jié)構(gòu)施工思路。站房結(jié)構(gòu)屋蓋的中間部分為管桁架結(jié)構(gòu)，兩側(cè)、兩端均為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。管桁架采用2臺50 t履帶吊雙機(jī)抬吊吊裝，其拼裝在高架層的樓面進(jìn)行。14，17軸縱向桁架采用2臺80 t履帶吊雙機(jī)抬吊，14，17軸外懸挑桁架采用1臺50 t履帶吊進(jìn)行分段吊裝。6～14軸、17～23軸為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，采用50 t履帶吊分塊吊裝方案。

2）站房結(jié)構(gòu)施工流程。站房兩端從外向內(nèi)同時(shí)施工，采用80 t履帶吊吊裝鋼柱，其中6，23軸鋼柱分兩段吊裝，14軸～17軸鋼柱分三段吊裝；采用80 t履帶吊雙機(jī)抬吊，吊裝14軸～17軸縱向軸線間分塊單元；2臺50 t履帶吊裝14軸～17軸間網(wǎng)架分塊單元；6臺吊機(jī)并排施工，分塊吊裝屋面單元；A區(qū)吊裝完成，同時(shí)C區(qū)完成，最后完成中間B區(qū)屋蓋吊裝。

2.2 鋼柱吊裝方案研究

1）鋼管柱安裝思路。鋼管柱吊裝時(shí)，柱腳部分在基礎(chǔ)位面采用塔吊或50 t汽車吊，第二段鋼管柱采用80 t履帶吊在站臺層吊裝，高架層以上的鋼柱在高架層樓面上吊裝，與屋蓋網(wǎng)架連接的最高處鋼管柱，吊裝前需在現(xiàn)場焊接柱頭部分，便于后續(xù)與桁架、網(wǎng)架的對接作業(yè)。

2）鋼管柱吊裝技術(shù)。預(yù)埋件施工：該工程預(yù)埋件主要為鋼管混凝土柱底預(yù)埋件，柱底預(yù)埋件施工是該工程的重點(diǎn)。柱腳段為柱底基礎(chǔ)至站臺層1.4 m處，長4.0 m，重7.1 t。預(yù)埋件安裝時(shí)首先根據(jù)原始軸線控制點(diǎn)、標(biāo)高控制點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場加密措施，測量放線后進(jìn)行地腳螺栓固定架的布設(shè)。在地腳螺栓安裝完成后，隨時(shí)進(jìn)行校正偏差的檢查。之后進(jìn)行柱腳段鋼柱的安裝，該工程鋼柱截面形式大部分為圓鋼柱，采用汽車吊安裝。

第一節(jié)鋼柱吊裝：復(fù)測預(yù)埋件后，按標(biāo)高調(diào)整螺栓，將鋼柱安裝就位。鋼柱吊點(diǎn)位置的設(shè)置主要考慮穩(wěn)定性，并且要避免鋼構(gòu)件的變形，一般吊點(diǎn)位置設(shè)置在鋼柱頂部，直接采用臨時(shí)連接板。

上部鋼柱吊裝：上部鋼柱吊裝與第一節(jié)鋼柱吊裝的主要區(qū)別，在于柱腳連接固定方式的差別。上部鋼柱吊裝完成后要控制與第一段鋼柱中心線的吻合情況，應(yīng)整體考慮鋼柱的垂直度，并隨時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)、復(fù)核，以便進(jìn)行下一段鋼柱的吊裝。

2.3 屋蓋桁架吊裝方案研究

1）屋蓋桁架施工參數(shù)，屋蓋管桁架施工參數(shù)見表1。

表1 屋蓋桁架參數(shù)

2）桁架現(xiàn)場拼裝流程?，F(xiàn)場拼裝主要將運(yùn)輸至現(xiàn)場的散件拼裝成為可吊裝的單元。由于該工程屋面桁架構(gòu)件均以散件形式發(fā)至現(xiàn)場，再進(jìn)行現(xiàn)場拼裝、焊接，導(dǎo)致工作量巨大。因此，現(xiàn)場的拼裝進(jìn)度、精確度均對整個(gè)工程能否順利完工產(chǎn)生直接的影響。為此，在對桁架現(xiàn)場拼裝技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析后，確定拼裝工序的關(guān)鍵點(diǎn)。

拼裝胎具：拼裝臺架必須滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。由于桁架截面尺寸大，需同時(shí)設(shè)置側(cè)向支持以保證桁架穩(wěn)定，相鄰兩組臺架需用角鋼連接以保證拼裝的整體精度。

拼裝順序：拼裝原則上按照由主管道腹桿的順作進(jìn)行，該工程中屋蓋桁架節(jié)點(diǎn)支管繁雜，需根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、是否具有可操作性等。首先布設(shè)胎架，測量儀，按照下弦桿、上弦桿、腹桿的順序定位中間部分及兩側(cè)，完成倒三角桁架的拼裝。

3）雙機(jī)抬吊技術(shù)。桁架最重為18.9 t，因此，選取2臺50 t履帶吊可滿足吊裝需要。高架層吊機(jī)行駛通道上鋪設(shè)路基箱，下設(shè)置加密鋼管支撐，履帶吊分別站位于14軸、17軸內(nèi)側(cè)；桁架上弦予每臺吊機(jī)設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)；正式起吊前進(jìn)行試吊確認(rèn)協(xié)調(diào)性、安全性；正式起吊后，嚴(yán)格控制兩臺吊機(jī)的提升速度，盡量避免吊裝過程的中斷。

4）桁架對接技術(shù)。與柱頭已安裝結(jié)構(gòu)對接是，通過連接耳板對桁架臨時(shí)固定。

2.4屋蓋焊接球網(wǎng)架分塊吊裝方案研究

站房屋蓋鋼結(jié)構(gòu)除了中央?yún)^(qū)域采取管桁架結(jié)構(gòu)外，其余均為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝采取分塊吊裝的方案。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共分為16個(gè)區(qū)域進(jìn)行施工，其中，站房兩端的WJ1，WJ2，WJ3，WJ4，WJ5，WJ6共6個(gè)區(qū)域，采用搭設(shè)滿堂腳手架吊裝網(wǎng)架的方式施工，站房兩側(cè)高架通廊WJ7～WJ16則采用分塊累積提升方案施工。

1）散拼腳手架吊裝網(wǎng)架施工驗(yàn)算，腳手架設(shè)計(jì)基本參數(shù)見表2。

表2 腳手架設(shè)計(jì)基本參數(shù)表

腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算參數(shù)見表3。

表3 腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算荷載計(jì)算參數(shù)表

縱向支撐鋼管驗(yàn)算。腳手板及網(wǎng)架自重標(biāo)準(zhǔn)值：qGK=2.85×0.3=0.855 kN/m；活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qQK=2.0×0.3=0.6 kN/m。

強(qiáng)度驗(yàn)算：縱向鋼管最大彎矩計(jì)算簡圖見圖3（均考慮最不利荷載布設(shè)情況）。

圖2 最大彎矩計(jì)算簡圖

縱向鋼管抗壓強(qiáng)度按式（1）計(jì)算。

其中，M為最大彎矩，按式（2）計(jì)算。

W為抗彎截面系數(shù)，按式（3）計(jì)算。

均布荷載：qG=1.2qGK=1.026 kN/m；均布活載：qQ=1.4qQK=0.84 kN/m。

由此可得，最大彎矩M=0.452 kN·m；抗彎截面系數(shù)W=5.078×103mm3。

最終得到縱向鋼管抗壓強(qiáng)度σ=89 N/mm2＜［f］=215 N/mm2，因此，縱向鋼管的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

撓度驗(yàn)算：最大撓度計(jì)算時(shí)，按照三跨連續(xù)靜荷載與活載布置最不利情況考慮。

圖3 最大撓度計(jì)算簡圖

結(jié)構(gòu)最大容許撓度［v］=1/150或10 mm。最大撓度計(jì)算按式（4）。

計(jì)算得到最大撓度值v=1.4 mm＜［v］，由此可知，縱向支撐鋼管的最大撓度值滿足設(shè)計(jì)要求。

2）橫向支撐鋼管驗(yàn)算。橫向支撐鋼管按照集中荷載作用下三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。集中荷載值取為腳手架操作平臺底部縱向支撐鋼管的最大傳遞力，按式（5）計(jì)算。

計(jì)算得到P=3.2 kN。

通過MIDAS Gen軟件計(jì)算橫向支撐鋼管的彎矩、變形、斜撐內(nèi)力。

圖4 橫向支撐鋼管變形圖

強(qiáng)度驗(yàn)算：根據(jù)式（1）并結(jié)合彎矩最大值M=199.2 N·m，計(jì)算得到：由此可得，橫向鋼管的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

撓度驗(yàn)算：橫向支撐鋼管的最大撓度發(fā)生在邊跨處。

υ=0.2 mm＜[v]，因此可以判定，橫向支撐鋼管的撓度值滿足設(shè)計(jì)要求。

3）分塊累積提升施工技術(shù)。工程屋面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架整體提升，包括A，B，C區(qū)部分屋面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

根據(jù)鋼網(wǎng)架下部結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)，將各提升區(qū)部分劃分為3個(gè)提升單元，采用分塊累積提升的安裝方式，其中單元1為二級屋面，單元2，3為三級屋面。

提升單元1在提升位置下整體拼裝完成后，在縱向14軸、17軸，橫向Q軸、N軸處設(shè)置提升吊點(diǎn)，并利用結(jié)構(gòu)鋼管柱設(shè)置提升平臺，即為上吊點(diǎn)；在提升平臺上設(shè)置液壓泵、液壓提升器、傳感器、鋼絞線等液壓提升系統(tǒng)后，在拼裝完成后的網(wǎng)架提升單元與上吊點(diǎn)對應(yīng)位置處，安裝包臨時(shí)球，即為下吊點(diǎn)；測試液壓提升系統(tǒng)，采用分級加載進(jìn)行預(yù)加載，直至網(wǎng)架結(jié)構(gòu)脫離胎架并提升至一定高度，空中停留、靜置4～12 h，檢查作業(yè)流程是否正常，正常情況下可繼續(xù)提升；單元1提升至指定高度后，暫停工作，在縱向6軸、23軸，橫向Q軸、N軸處設(shè)置提升吊點(diǎn)，重復(fù)設(shè)置上吊點(diǎn)、下吊點(diǎn)的工作，提升單元2，3，并與單元1進(jìn)行對接；將三單元整體提升至指定高度后，安裝后裝桿件，并逐級卸載提升系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)荷載至剛管柱；確保安全后，拆除提升系統(tǒng)等臨時(shí)設(shè)施，完成A區(qū)網(wǎng)架的提升。

3 結(jié)語

通過對該工程主體鋼結(jié)構(gòu)的施工方案進(jìn)行細(xì)致的研究，按照施工方式將其劃分為3部分。中央桁架采用現(xiàn)場拼裝，雙機(jī)抬吊方案施工；站房兩端焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用滿堂腳手架吊裝施工，利用MIDAS軟件對腳手架的搭設(shè)進(jìn)行了模擬計(jì)算，證明了雙機(jī)抬吊、滿堂腳手架吊裝、分塊累積提升施工等技術(shù)對于此類鋼結(jié)構(gòu)施工的安全性，為類似結(jié)構(gòu)確定施工方案提供可靠依據(jù)，對同類工程具有借鑒作用。

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