论文部分内容阅读
1 工程概况
新建角美站位于福建省龙海市境内，作为新建铁路厦深线的一个新建车站，对厦门市、龙海市的发展起到很大的推动作用。雨棚结构为双柱单臂（局部双边）悬挑实腹梁结构，建筑面积为13484平方米。
中间站台雨棚为单层双柱单臂（局部双边）悬挑实腹梁结构，雨棚荷载通过双圆管柱传到预应力管桩承台基础上，雨棚高度为8.634m，柱总长度为10.934m，地面以上8.634m，柱跨度分别为24米、21米、18米、15米，上部悬挑跨度分别为21.3米、14.6米和13.6米；中间站台共29跨，60个钢柱。
2 吊装方式的选择
钢结构施工时，吊装方式是整个施工过程中的重点施工工艺，它对施工安全、工程质量、工程造价、施工进度等各方面都有很大的影响。角美站中间站台雨棚单榀柱梁的重量为23吨~42.5吨，加上屋面荷载，单跨重量在30吨至56吨之间；与中间站台雨棚临近的接触网在施工前已通电，钢结构吊装、屋面安装、水电安装等均属于既有线施工，既有线施工将产生很大的安全隐患，要点施工的时间比较短，将严重影响工期，要点施工及按要点施工的时间来安排施工将增加很大的成本投入。因此，综合以上因素，考虑在站台面上施工条形基础，上铺设轨道，在既有线5米外局部整体安装完成后，再通过轨道整体滑移、就位、固定。虽然此方案也存在一定得风险，需要控制的因素很多，但非常有利于本工程的安全、进度、成本和质量控制。
3 雨棚整体滑移的工艺原理
新建角美站工程雨棚方案确定离接触网通电不到一个月时间，而且材料的招标还未结束，实际施工时间无法避免既有线施工；既有线施工要点非常困难，且安全性和成本难以保证；因此采用雨棚整体滑移的方法，其原理是先在既有线另一侧分段安装雨棚，在每个雨棚柱的下部增设两条轨道，在悬挑端加设支柱，原雨棚柱、增设的支柱、雨棚梁形成一个稳定的体系；待全部安装装修完成后，利用液压爬行器顶推滑移至设计位置，与施工完成的雨棚柱下部焊接固定，要点拆除支柱、整体与整体之间的拼接和节点处理。
4 轨道和支撑体系的设计
4.1 轨道基础的设计及计算
土层上铺设500厚级配砂石压实，其上浇筑500×1000混凝土条形基础13700mm长，雨棚梁柱及装修的全部荷载通过雨棚柱和增设的支柱传到滑移轨道上，再由轨道传给条形基础，最终传至地面。
雨棚1型：30吨按45吨设计（包括增设的两根φ500支柱7.8吨）；
雨棚柱1的荷载为45×9.8×0.7÷2=154.35kN
支柱的荷载为45×9.8×0.3÷2=66.15kN
则轨道基础受两个雨棚柱和两个支柱的四个集中荷载，轨道的均部荷载；
集中荷载在中点或起终点时，基础的弯矩最大，此时受力最为不利，计算模型如下图所示，模型中基础受四个集中力和一个均部力，其中包括雨棚各构件的荷载、爬行器荷载、滑靴荷载、轨道荷载，轨道上部的荷载考虑为活荷载，计算中应力组合为SLCB1=1.2D+1.4L。
由计算可知：基础最大弯矩为982.69kN/m，单筋受弯构件正截面配筋计算：
αs=0.266381661061529，αsb=0.3838
αs <=αs b
ζ=0.316452870771194
计算出As=6899.55
As >= (ρmin*b*h)
得As=6899.55 (mm2)
配1525，As=7363.5(mm2)
配筋率ρ=0.006%
故设计基础梁的规格及配筋为：
宽×高×长=1000×500×13700，梁配筋8@150（4），425；1525。
集中力位于起终点时的弯矩计算图
雨棚2型：42.5吨按55吨设计（包括增设的两根φ500支柱7.8吨）；
雨棚柱1的荷载为55×9.8×0.7÷2=188.65kN
支柱的荷载为55×9.8×0.3÷2=80.85kN
则轨道基础受两个雨棚柱和两个支柱的四个集中荷载，轨道的均部荷载；
集中荷载在三等分点时，基础的弯矩最大，此时受力最为不利，计算模型如下图所示，模型中基础受四个集中力和一个均布力，其中包括雨棚各构件的荷载、爬行器荷载、滑靴荷载、轨道荷载，轨道上部的荷载考虑为活荷载，应力组合为SLCB1=1.2D+1.4L。
由计算可知：基础最大弯矩为1385.15 kN/m，故设计基础梁的规格及配筋为：
单筋受弯构件正截面配筋计算：
αs =0.375478076545713，αsb=0.3838
αs <=αs b
ζ=0.500957069072636
计算出As=10922.25
As >= (ρmin*b*h)
得As=10922.25 (mm2)
配2325，As=11290.7(mm2)
配筋率ρ=0.006%
宽×高×长=1000×500×13700，梁配筋8@150（4），425；2325。
集中力位于中点时的弯矩计算图
4.2 轨道的设计
轨道采用50轨，轨道下沿基础梁方向每1m设置预埋板400*120*16 mm，埋板与轨道焊接固定。
4.3 支撑体系的设计及计算
以雨棚柱为基准，向悬挑断偏移4.2m,加设与雨棚柱同样的双圆管柱，如下图：
上部与雨棚悬挑实腹梁连接，雨棚柱、增加的支柱、雨棚梁连成一个稳定的体系。
5 雨棚整体滑移施工工艺
5.1 轨道基础的施工
开挖基础下土方至-1.3m；压实，回填500厚级配砂石，压实，级配砂石宽度比基础梁每边扩300；支设基础梁模板，安装基础梁钢筋，埋设埋件，浇筑基础梁混凝土，基础梁的顶标高为-0.30m。
55×9.8+0.5×1×13.7×25=49+171.25=220.25kN
地基承载力要求为：220.25÷（1×13.7）=16.077 kN/m2=0.0161MPa
现场地基回填500厚级配砂石压实后，可以满足要求。
5.2 轨道的安装
把50轨按轴线焊接固定在埋件上。
5.3 单榀雨棚结构的拼装、吊装
在轨道上安装滑靴，相邻两榀雨棚柱、悬挑梁与增设的支柱焊接连成整体，吊装固定在滑靴上；
5.4 分段雨棚结构的组装
以单榀雨棚结构为基础，吊装固定相邻的另一榀雨棚梁柱，直至完成一个单元的全部骨架的吊装和焊接工作；完成其上的屋面、虹吸等装修安装施工。
5.6 分段雨棚整体滑移就位
固定爬行器，调整零点，同步滑移，直至雨棚上柱底与下柱顶想对接，再雨棚柱四周采用钢板定位，拆到滑靴。
5.7 雨棚结构与下节雨棚柱的焊接固定
雨棚柱上下节焊接牢固。
5.8 临时支柱及轨道的拆除
拆掉临时支柱和轨道，转换到另一个单元处。
5.9 各分段之间的连接及节点处理
单元与单元之间的结构节点连接，完成节点处的装修及安装施工。
6 效益分析
6.1 安全效益
既有线施工即在2.75瓦伏的接触网边施工，需要要点施工，并对行车限界进行安全防护，对施工人员的安全没有保证；特别是屋面的是个安全隐患非常大，极易产生巨大的安全事故；因此选用整体滑移的方案，减少要点施工，施工时间段可以放在白天，施工区域与接触网之间进行安全防护，大大的提高的安全性。因此，选用超长超高单臂悬挑站台雨棚既有线滑移施工技术在安全效益上具有巨大的优势。
6.2 经济效益
表1经济效益分析
6.3 時间效益
既有线需要要点施工，不是每天都可以安排天窗，且每个点的工作时间只有100分钟，正常施工每天可以达到600分钟，故滑移技术可以使施工效率提高至少6倍；再者，各个专业的配合、各道工序的衔接都可以连续，从而节省时间。
7 结语
通过一系列的考察、设计、论证、方案讨论、评审、技术准备及施工实践，通过使用超长超高单臂悬挑站台雨棚既有线滑移施工技术，成功完成了新建角美站的二站台雨棚施工，既保证了施工的安全和质量，也减少了成本、缩短了工期。并且为角美站的顺利交付使用提供了有力的保障，为角美站工程赢得了各方面很好的信誉评价。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
新建角美站位于福建省龙海市境内，作为新建铁路厦深线的一个新建车站，对厦门市、龙海市的发展起到很大的推动作用。雨棚结构为双柱单臂（局部双边）悬挑实腹梁结构，建筑面积为13484平方米。
中间站台雨棚为单层双柱单臂（局部双边）悬挑实腹梁结构，雨棚荷载通过双圆管柱传到预应力管桩承台基础上，雨棚高度为8.634m，柱总长度为10.934m，地面以上8.634m，柱跨度分别为24米、21米、18米、15米，上部悬挑跨度分别为21.3米、14.6米和13.6米；中间站台共29跨，60个钢柱。
2 吊装方式的选择
钢结构施工时，吊装方式是整个施工过程中的重点施工工艺，它对施工安全、工程质量、工程造价、施工进度等各方面都有很大的影响。角美站中间站台雨棚单榀柱梁的重量为23吨~42.5吨，加上屋面荷载，单跨重量在30吨至56吨之间；与中间站台雨棚临近的接触网在施工前已通电，钢结构吊装、屋面安装、水电安装等均属于既有线施工，既有线施工将产生很大的安全隐患，要点施工的时间比较短，将严重影响工期，要点施工及按要点施工的时间来安排施工将增加很大的成本投入。因此，综合以上因素，考虑在站台面上施工条形基础，上铺设轨道，在既有线5米外局部整体安装完成后，再通过轨道整体滑移、就位、固定。虽然此方案也存在一定得风险，需要控制的因素很多，但非常有利于本工程的安全、进度、成本和质量控制。
3 雨棚整体滑移的工艺原理
新建角美站工程雨棚方案确定离接触网通电不到一个月时间，而且材料的招标还未结束，实际施工时间无法避免既有线施工；既有线施工要点非常困难，且安全性和成本难以保证；因此采用雨棚整体滑移的方法，其原理是先在既有线另一侧分段安装雨棚，在每个雨棚柱的下部增设两条轨道，在悬挑端加设支柱，原雨棚柱、增设的支柱、雨棚梁形成一个稳定的体系；待全部安装装修完成后，利用液压爬行器顶推滑移至设计位置，与施工完成的雨棚柱下部焊接固定，要点拆除支柱、整体与整体之间的拼接和节点处理。
4 轨道和支撑体系的设计
4.1 轨道基础的设计及计算
土层上铺设500厚级配砂石压实，其上浇筑500×1000混凝土条形基础13700mm长，雨棚梁柱及装修的全部荷载通过雨棚柱和增设的支柱传到滑移轨道上，再由轨道传给条形基础，最终传至地面。
雨棚1型：30吨按45吨设计（包括增设的两根φ500支柱7.8吨）；
雨棚柱1的荷载为45×9.8×0.7÷2=154.35kN
支柱的荷载为45×9.8×0.3÷2=66.15kN
则轨道基础受两个雨棚柱和两个支柱的四个集中荷载，轨道的均部荷载；
集中荷载在中点或起终点时，基础的弯矩最大，此时受力最为不利，计算模型如下图所示，模型中基础受四个集中力和一个均部力，其中包括雨棚各构件的荷载、爬行器荷载、滑靴荷载、轨道荷载，轨道上部的荷载考虑为活荷载，计算中应力组合为SLCB1=1.2D+1.4L。
由计算可知：基础最大弯矩为982.69kN/m，单筋受弯构件正截面配筋计算：
αs=0.266381661061529，αsb=0.3838
αs <=αs b
ζ=0.316452870771194
计算出As=6899.55
As >= (ρmin*b*h)
得As=6899.55 (mm2)
配1525，As=7363.5(mm2)
配筋率ρ=0.006%
故设计基础梁的规格及配筋为：
宽×高×长=1000×500×13700，梁配筋8@150（4），425；1525。
集中力位于起终点时的弯矩计算图
雨棚2型：42.5吨按55吨设计（包括增设的两根φ500支柱7.8吨）；
雨棚柱1的荷载为55×9.8×0.7÷2=188.65kN
支柱的荷载为55×9.8×0.3÷2=80.85kN
则轨道基础受两个雨棚柱和两个支柱的四个集中荷载，轨道的均部荷载；
集中荷载在三等分点时，基础的弯矩最大，此时受力最为不利，计算模型如下图所示，模型中基础受四个集中力和一个均布力，其中包括雨棚各构件的荷载、爬行器荷载、滑靴荷载、轨道荷载，轨道上部的荷载考虑为活荷载，应力组合为SLCB1=1.2D+1.4L。
由计算可知：基础最大弯矩为1385.15 kN/m，故设计基础梁的规格及配筋为：
单筋受弯构件正截面配筋计算：
αs =0.375478076545713，αsb=0.3838
αs <=αs b
ζ=0.500957069072636
计算出As=10922.25
As >= (ρmin*b*h)
得As=10922.25 (mm2)
配2325，As=11290.7(mm2)
配筋率ρ=0.006%
宽×高×长=1000×500×13700，梁配筋8@150（4），425；2325。
集中力位于中点时的弯矩计算图
4.2 轨道的设计
轨道采用50轨，轨道下沿基础梁方向每1m设置预埋板400*120*16 mm，埋板与轨道焊接固定。
4.3 支撑体系的设计及计算
以雨棚柱为基准，向悬挑断偏移4.2m,加设与雨棚柱同样的双圆管柱，如下图：
上部与雨棚悬挑实腹梁连接，雨棚柱、增加的支柱、雨棚梁连成一个稳定的体系。
5 雨棚整体滑移施工工艺
5.1 轨道基础的施工
开挖基础下土方至-1.3m；压实，回填500厚级配砂石，压实，级配砂石宽度比基础梁每边扩300；支设基础梁模板，安装基础梁钢筋，埋设埋件，浇筑基础梁混凝土，基础梁的顶标高为-0.30m。
55×9.8+0.5×1×13.7×25=49+171.25=220.25kN
地基承载力要求为：220.25÷（1×13.7）=16.077 kN/m2=0.0161MPa
现场地基回填500厚级配砂石压实后，可以满足要求。
5.2 轨道的安装
把50轨按轴线焊接固定在埋件上。
5.3 单榀雨棚结构的拼装、吊装
在轨道上安装滑靴，相邻两榀雨棚柱、悬挑梁与增设的支柱焊接连成整体，吊装固定在滑靴上；
5.4 分段雨棚结构的组装
以单榀雨棚结构为基础，吊装固定相邻的另一榀雨棚梁柱，直至完成一个单元的全部骨架的吊装和焊接工作；完成其上的屋面、虹吸等装修安装施工。
5.6 分段雨棚整体滑移就位
固定爬行器，调整零点，同步滑移，直至雨棚上柱底与下柱顶想对接，再雨棚柱四周采用钢板定位，拆到滑靴。
5.7 雨棚结构与下节雨棚柱的焊接固定
雨棚柱上下节焊接牢固。
5.8 临时支柱及轨道的拆除
拆掉临时支柱和轨道，转换到另一个单元处。
5.9 各分段之间的连接及节点处理
单元与单元之间的结构节点连接，完成节点处的装修及安装施工。
6 效益分析
6.1 安全效益
既有线施工即在2.75瓦伏的接触网边施工，需要要点施工，并对行车限界进行安全防护，对施工人员的安全没有保证；特别是屋面的是个安全隐患非常大，极易产生巨大的安全事故；因此选用整体滑移的方案，减少要点施工，施工时间段可以放在白天，施工区域与接触网之间进行安全防护，大大的提高的安全性。因此，选用超长超高单臂悬挑站台雨棚既有线滑移施工技术在安全效益上具有巨大的优势。
6.2 经济效益
表1经济效益分析
6.3 時间效益
既有线需要要点施工，不是每天都可以安排天窗，且每个点的工作时间只有100分钟，正常施工每天可以达到600分钟，故滑移技术可以使施工效率提高至少6倍；再者，各个专业的配合、各道工序的衔接都可以连续，从而节省时间。
7 结语
通过一系列的考察、设计、论证、方案讨论、评审、技术准备及施工实践，通过使用超长超高单臂悬挑站台雨棚既有线滑移施工技术，成功完成了新建角美站的二站台雨棚施工，既保证了施工的安全和质量，也减少了成本、缩短了工期。并且为角美站的顺利交付使用提供了有力的保障，为角美站工程赢得了各方面很好的信誉评价。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。