北戴河火車站大跨度雨棚桁架擴建新技術[摘要]：通過過津秦客專北北戴河火車站站既有雨棚改改造工程的實實踐，介紹了了雨棚桁架改改造的總體思思路改造過程程中支撐架搭搭設、雨棚桁桁架切割及雨雨棚桁架滑移移等各項技術術的應用，尤尤其在設計支支撐架時，不不僅考慮了常常規荷載，而而且考慮了支支撐架附近的的列車經過時時的振動影響響。[關鍵詞]：臨臨近營業線支支撐架搭設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、工程概況北戴河車站位于于秦皇島市北北戴河區北郊郊。東臨戴河河，南臨205國道，西邊邊接壤撫寧縣縣，北戴河車車站改造范圍圍為東西咽喉喉范圍之內，是是連接北京與與秦皇島之間間的中心樞紐紐，是重要的的交通要道。它它是在既有站站臺雨棚全部部拆除后，新新建的大跨度度鋼結構無柱柱雨棚。北戴戴河站由新建建站房、改擴擴建站臺雨棚棚及改造延伸伸進站天橋組組成。圖1：北戴河火火車站效果圖圖新建雨棚新建雨棚站房改建雨棚站房改建雨棚圖2：站房與雨雨棚組成示意意圖基本本站臺凈寬為為10.5米，不滿足足使用要求，現現將基本站臺臺凈寬擴大為為17.2米。擴建方方案：將雨棚棚桁架從中部部截斷，南邊邊桁架向南滑滑移6.7米，再空中中對接桁架補補空的方法。原原桁架跨度為為68.6m，擴建后為75.3m。改造后的站站臺雨棚剖面面如下：基本站臺由10.5米擴建為17.2米基本站臺由10.5米擴建為17.2米圖3：桁架立面面圖2、雨棚主桁桁架改造的總總體思路根據本工程的結結構特點及雨雨棚改造后的的立面效果，將主桁架從從桁架中部割割斷。在主桁桁架下方搭設設支撐架，同同時在柱腳處處布置液壓爬爬行器，將桁桁架沿站房一一側滑移6.7米。第一次滑移13榀桁架（13條滑移軌道道），滑移重重量約為1300噸，第一次次滑移結束后后，再滑移對對稱的13榀桁架，滑滑移重量約為為1300噸，合計滑滑移總重量約約為2600噸，滑移分分區如圖4所示：滑移分區二滑移分區一滑移分區二滑移分區一站房站房圖4：滑移分區區示意圖3、雨棚主桁架架改造過程中中的各項技術術3.1支撐架搭搭設技術由于支撐架搭設設時臨近營業業線，不但要要考慮支撐架架上部的恒載載、桁架滑移移過程中對支支撐架的影響響、支撐架對對基礎的影響響，而且更要要考慮慮風荷荷載、動車300kmm/h的風壓、列列車經過的振振動及施工荷荷載等。支撐撐架立柱為Φ377×116鋼管（直縫縫焊管），直直腹桿及斜腹腹桿均采用Φ180×112鋼管（直縫縫焊管），桿桿件材質均采采用Q235B，設計強度f=2155N/mm22。根據支撐撐架現場布置置情況，對各各支撐架在施施工過程中最最大支座反力力和支撐架高高度進行統計計。支撐架規規格尺寸為2m×3..5m，每節高度度為2m，具體結構構形式如圖5所示：縱向桁架腹桿Φ168×10縱向桁架腹桿Φ168×10縱向桁架弦桿Φ273×16腹桿Φ180×12弦桿Φ377×16圖5：支撐架三三維示意圖荷載取值及荷載載工況①恒載臨時支撐架所承承受荷載包括括有上部桁架架傳來的豎向向集中力、支支撐架自重、風風荷載、地震震作用及施工工過程中可能能發生的支座座沉降等；由由于安裝過程程存在諸多不不可預見的不不利因素，需需對主要的荷荷載進行工況況組合。取最最不利情況進進行計算分析析。首先建立立計算模型，提提取施工過程程中,支撐架切割割后未開始滑滑移前的狀態態下，屋蓋對對支撐架的作作用力。計算算時考慮結構構自重乘數1.0，屋面恒載0.8KNN/㎡。②活荷載計算支撐架時，需需考慮支撐架架頂端3.5KNN/㎡的施工活活荷載。③風荷載根據設計說明，基基本風壓取0.45kkN/m2。風荷載包包括直接作用用在支撐架上上，根據《高高聳結構設計計規范》GBJ1335-20004第條有：風荷載：。KN/考慮風荷載作用用在立柱上，取取放大系數為為1.1，則線荷載載為：2.73×1..1×0.3377=1..13KN//。④列車駛過過的氣動力產產生的水平風風荷載由于本工程施工工過程中，鄰鄰近軌道仍然然正常使用，故故需考慮列車車以300kmm/h經過時的風風壓。根據《新新建時速300~3350公里客運專專線鐵路設計計暫行規定》（鐵鐵建設【2007】47號）文件的的相關規定，對對列車經過產產生的風壓計計算如下：駛過列車產生氣氣動壓力和氣氣動吸力，由由于氣動吸力力與支撐架所所受剪力方向向相反，對計計算支撐架有有利，故不考考慮氣動吸力力，僅考慮氣氣動壓力作用用。根據相關關規定，水平平氣動壓力作作用在軌道頂頂之上的最大大高度為5m，且有無站站臺雨棚的存存在，需考慮慮乘以1.5的阻擋系數數。查表可得得，時速350KN的駛過列車車中心線距構構件邊緣距離離為5米，則產生生的水平氣動動壓力為0.72KKN/㎡，則計算算基本風壓為為：根據支撐架的幾幾何特征，可可計算5m高度以下的的支撐架立桿桿擋風寬度為為：則駛過列車對支支撐架立柱產產生的風荷載載為：q=0.5955*1.088*1*1==0.6422KN/m⑤地震作用用鑒于本工程為鐵鐵路站房，改改造過程中，仍仍要保證正常常運營，故其其安全性非常常重要，需要要考慮地震作作用的影響。根根據相關設計計資料，抗震震設計的設計計參數為：抗抗震設防烈度度7度、設計基基本地震加速速度0.10gg,地震分組第第二組，場地地類別Ⅱ類。⑥支座沉降降的影響本工程原結構已已投入使用三三年，可認為為軌道基礎、站站臺基礎的地地基沉降已趨趨于穩定，在在施工過程中中不會發生大大的變化。計計算時偏安全全考慮，取較較不利位置支支撐架支座發發生30mm的基礎沉降降，進行計算算。⑦列車駛過過的振動作用用由于列列車駛過的振振動作用為低低頻振動，其其頻率與支撐撐系統和鋼雨雨棚基本周期期差別較大，不不會發生共振振現象，故本本計算中不考考慮列車駛過過的振動作用用。計算時考考慮加大荷載載作用、設置置較為保守的的安全富余度度，來保證支支撐系統和鋼鋼結構屋蓋在在施工過程中中的安全性。計計算時，考慮慮以下荷載組組合：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代表恒恒載，L代表活荷載載，W代表風荷載載（包括風荷荷載和駛過列列車氣動力產產生的風荷載載），Eh代表水平地地震作用，Δ代表支座沉沉降作用。根據上述分析，下下面對桁架滑滑移過程中的的各個階段支支撐架的受力力變化分別進進行計算。①雨棚主桁架切切割后未開始始滑移前支撐撐架的受力情情況：315KN404KN首先考慮鋼雨棚棚切割后，未未開時滑移的的狀態，其恒恒載作用如圖圖6所示。雨棚主主桁架切割后后，未開始滑滑移狀態下，滑滑移支座作用用在中間支撐撐架，靠近左左側柱肢的位位置。計算結結果如圖7、圖8及圖9所示。315KN404KN圖7：標準組合下X方向位移等值線圖（最大位移7.3mm）180KN20.2KN圖7：標準組合下X方向位移等值線圖（最大位移7.3mm）180KN20.2KN圖6：支撐架受受上部恒載示示意圖圖8：標準組合下Y方向位移等值線圖（最大位移1.95mm）圖8：標準組合下Y方向位移等值線圖（最大位移1.95mm）圖9：標準組合下Z方向位移等值線圖（最大位移7.5mm）由上述結果可見見，該狀態下下支撐架系統統的變形值較較小，支撐系系統變形滿足足相關規范的的要求，也滿滿足施工精度度的需要。下下面輸出支撐撐系統的應力力及應力比情情況，如圖10及圖11所示。圖11：支撐系統桿件應力比柱狀圖圖11：支撐系統桿件應力比柱狀圖圖10：支撐系系統應力比圖圖（最大應力比為為0.7）由上述結果可見見，支撐系統統最大應力比比為0.7<<<1.0（極限狀態態），故該支支撐架系統的的設計安全可可靠，切實可可行，可以滿滿足本項目施施工的需要。②雨棚主桁桁架滑移6.7米后狀態：：315KN404KN雨棚主桁架滑移移6.7米后，結構構自重作用對對滑移軌道梁梁的豎向力產產生的彎矩最最大，該狀態態下，滑移軌軌道梁受力最最大，其恒載載作用如圖12所示。鋼雨棚棚切割滑移結結束后，滑移移支座用在左左側兩組支撐撐架中間位置置，計算結果果如圖13、圖14及圖15所示。315KN404KN圖13：標準組合下X方向位移等值線圖（最大位移5.33mm）180KN20.2KN圖13：標準組合下X方向位移等值線圖（最大位移5.33mm）180KN20.2KN圖12：鋼雨棚棚滑移6.7米后恒載示示意圖圖15：標準組合下Z方向位移等值線圖（最大位移7.7mm）圖15：標準組合下Z方向位移等值線圖（最大位移7.7mm）圖14：標準組組合下Y方向位移等等值線圖（最大位移1..51mm）由上述結果可見見，該狀態下下支撐架系統統的變形值較較小，支撐系系統變形滿足足相關規范的的要求，也滿滿足施工精度度的需要。下下面輸出支撐撐系統的應力力及應力比情情況，如圖16及圖17所示。圖17：支撐系統桿件應力比柱狀圖圖16：支撐系系統應力比圖圖圖17：支撐系統桿件應力比柱狀圖（最大應力比為為0.679）由上述結果可見見，支撐系統統最大應力比比為0.6799<<1.00（極限狀態態），故該支支撐架系統的的設計安全可可靠，切實可可行，可以滿滿足本項目施施工的需要。③施工過程分分析的結論由上述計算分析析可見，在滑滑移施工過程程中，支撐架架系統的變形形較小，各方方向變形均小小于8mm，剛度方面面滿足施工要要求。在各施施工狀態中，支支撐系統桿件件應力比最大大為0.7，桿件強度度也滿足相關關要求。故以以上計算分析析表明，本支支撐架系統的的設計安全可可靠，切實可可行，可以滿滿足本項目施施工的需要。3.2雨棚主桁桁架切割技術術由于原原結構已經運運行了5年，桁架桿桿件內部存在在著復雜的內內應力，桁架架在切割過程程中，其結構構內力的分布布發生調整，根根據內力的變變化規律選擇擇最合適的切切割順序，這這樣能減少桁桁架內力的突突然釋放而產產生的一系列列問題。桁架架的切割順序序如圖18所示：②②③④①④①圖18：主桁架架切割順序示示意圖主桁架切割步驟驟：第1步：跨中桁桁架頂升30mm；第2步：切割外外側柱腳弦桿桿及柱腳腹桿桿；第3步：切割跨跨中上弦桿及及腹桿；第4步：切割跨跨中下弦桿（兩兩根）；第5步：切割內內側柱腳弦桿桿（兩根）。3.3雨棚主桁桁架滑移技術術采用液壓頂推滑滑移鋼桁架結結構，需設置置專用的滑移移軌道，待滑滑移構件（或或滑靴）坐落落于滑移軌道道上，通過安安裝在構件上上的滑移設備備頂推滑移構構件，沿軌道道由初始拼裝裝位置滑移至至設計位置就就位。滑移軌軌道的作用是是承受桁架結結構滑移過程程中的豎向荷荷載，并為爬爬行器提供反反力點，在滑滑移方向上提提供順暢的通通道。根據本本工程的結構構特點，每個個滑移單元共共有13榀主桁架，在在每榀主桁架架下方設置1條滑移軌道道。滑移軌道道采用43KKG/m鋼軌軌，用以提供供爬行器的夾夾持反力點，軌道在整個個水平滑移中中起承重導向向和徑向限制制構件水平位位移的作用。每每條軌道的上上表面及兩側側面必須打磨磨光滑、平整整，不允許有有棱角或凹凸凸不平。標高高偏差控制在在5mm以內（12米長軌道）。軌軌道水平偏差差控制在3mm之內（12米長軌道）。滑滑移前軌道上上表面涂抹黃黃油。在軌道道梁上應間隔隔800mm布置軌道卡卡板，使軌道道與鋼梁相連連接3.3.1滑移移過程中的同同步性控制由于本工程屋蓋蓋滑移時的軌軌道較多（共共有13條），滑移移過程中如何何確保每條軌軌道滑移的同同步性是本工工程現場施工工需重點控制制的內容。液液壓滑移同步步控制應滿足足以下要求：：盡量保證各臺液液壓爬行器均均勻受載；保保證各個滑移移點保持同步步；采用計算機同步步控制液壓同步滑移施施工技術采用用計算機控制制，通過數據據反饋和控制制指令傳遞，可可全自動實現現同步動作、負負載均衡、姿姿態矯正、應應力控制、操操作閉鎖、過過程顯示和故故障報警等多多種功能。現現場共布置4臺泵源，每每臺泵源控制制3-4個爬行器，4臺泵源又通通過數據線與與1臺計算機連連接，所有指指令都通過計計算機下達，能能做到每臺爬爬行器工作時時的同步性，如如圖19所示。液壓泵源系統計算機控制系統液壓爬行器液壓泵源系統計算機控制系統液壓爬行器圖19：現場同同步控制系統統布置示意圖圖同時，為了確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設置標尺尺，且安排一一名工人進行行監督，發現現異常馬上報報告，如圖20所示：標尺標尺圖20：現場滑滑移標尺為了確保滑移過過程中結構的的安全，滑移移前在MADIS計算軟件中中進行模擬分分析，如圖21、圖22、圖23和圖24所示：圖21：同步滑滑移變形值（最最大32mm))圖22：同步滑移應應力比（最大大0.1755)圖23：不同步步滑移變形值值（最大50mm))圖24：不同步滑移移應力比（最最大0.8911)結論：經經過分析，桁桁架同步滑移移時，其變形形及應力比均均較小，滑移移過程結構安安全可靠。桁桁架不同步滑滑移時，對結結構的影響最最大，不同步步滑移最大值值不能超過50mm，現場施工工時，應嚴格格控制桁架滑滑移的同步性性。3.3.2滑移移過程中的應應急預案雨棚主桁架滑移移過程中，下下方既有線仍仍在運行，如如何確保既有有線安全通行行，是雨棚滑滑移方案需要要重點關注的的內容。針對對本工程的重重要性，我們們在雨棚正式式滑移前，采采用試推、監監控等各種預預案。3.3.2.11采用試推在滑移各項準備備工作就緒后后，準備在12：58開始試滑移移，試滑移距距離為10cm，桁架滑動動后，摩擦力力將由靜摩擦擦力變為動摩摩擦力，故試試滑移采用分分級加載方式式進行。待液液壓同步滑移移系統設備及及桁架滑移設設施檢測無誤誤后上報現場場指揮長，現現場指揮長下下達滑移命令令后開始試滑滑移。經計算算，確定液壓壓爬行器所需需的伸缸壓力力（考慮壓力力損失）和縮縮缸壓力。推推力最大為15T，靠微機的的自身調整，保保證每條軌道道上的線速度度一樣。開始始試滑移時，液液壓爬行器伸伸缸壓力逐漸漸上調，依次次為所需壓力力的20%，40%，在一切都都正常的情況況下，可繼續續加載到60%，80%，90%，100%。3.3.2.22采用監控檢查上部滑移距距離與下部滑滑移距離是否否一致，在上上部滑移距離離與下部距離離做好刻度線線，隨時做好好監控，保障障滑移距離的的同步性。“液壓同步滑滑移技術”采用液壓爬爬行器作為滑滑移驅動設備備。液壓爬行行器為組合式式結構，一端端以楔型夾塊塊與滑移軌道道連接，另一一端以鉸接點點形式與滑移移胎架或構件件連接，中間間利用液壓油油缸驅動爬行行。液壓爬行行器的楔型夾夾塊具有單向向自鎖作用。當當油缸伸出時時，夾塊工作作（夾緊），自自動鎖緊滑移移軌道；油缸缸縮回時，夾夾塊不工作（松松開），與油油缸同方向移移動。每個行行程為30cm，每個行程程后進行一次次檢查，檢查查各條軌道是是否卡軌、各各條軌道滑移移是否同步性性？滑移的速速度是2.5米/小時（41mm/分鐘），整整個滑移工作作約4小時能滑移移完畢。滑移移當天溫度-2℃、晴、微風風，適合滑移移工作。3.3.2.33預案措施滑移過程中的預預案措施包括括滑移上下偏偏差的調整和和左右偏差的的調整。根據據理論分析，上上下偏差最大大值50mm，在現場實實際施工過程程中，為了確確保施工質量量，將偏差值值控制在20mm以內，上下下偏差調整主主要包括：在在上下滑動距距離位移差超超過10mm時進行重點點檢控，在上上下滑動距離離位移差超過過10mm時且位移差差呈擴大趨勢勢情況下，且且位移差不得得超過20mm，停止滑移移。如滑移過過程中柱腳與與頂部跟隨點點沿滑移方向向的位移差超超過20mm，擬在一側側放置千斤頂頂進行微調，如如圖25和圖26所示：做好刻度線做好刻度線做好刻度線做好刻度線圖25爬行器布布置示意圖圖26跟隨點后方方設置千斤頂頂進行糾偏處處理左右偏差主要包包括：軌道兩兩邊限位卡板板的間隙為8mm，如滑移過過程中一側間間隙小于3mm，馬上采取取糾偏措施，即即在一側設置置千斤頂，通通過千斤頂微微調達到糾偏偏目的，如圖圖27和圖28所示：圖27：滑移軌軌道和卡