火車營業(yè)線附近的支撐架設(shè)計與施工技術(shù)

火車營業(yè)線附近的支撐架設(shè)計與施工技術(shù)[摘要]：通過過XXX火車站既有有雨棚改造工工程的實踐，介介紹了臨近營營業(yè)線的支撐撐架設(shè)計應(yīng)考考慮的各種荷荷載，同時應(yīng)應(yīng)考慮桁架滑滑移過程中對對下部支撐架架影響，以及及在營業(yè)線附附近安裝支撐撐架時應(yīng)注意意的事項。[關(guān)鍵詞]：臨臨近營業(yè)線支支撐架外部荷荷載火車運行行中的影響安安裝注意事項項ThetraainYiingYeXXiannnearbyysuppportinngfraamedeesignandcconstrructioontecchnoloogy[Abstraact]ThhroughhtheBedaiiheraiilwaystatiion,IntrooducesstheYingYYeXiannsuppportsstandssnearrthedesiggnshoouldcconsidderthhevarriousloadss,Atthessamettimesshoulddconssidertrusssslippproccessoontheebotttomsuupporttingfframeeffeccts,AAndinnYinggYeXiaanneaarinsstallaationsuppoortinggframme,thhematttersneediingatttentiion.[Keyworrds]NeearYiingYeXXianssupporrtingframeeExteernalloadThettrainoperaationofinnfluennceInnstalllationnpreccautioons1、工程概況1.1工程簡述述XXX車站位于于秦皇島市XXX區(qū)北郊，是是連接北京與與秦皇島之間間的中心樞紐紐，原車站雨雨棚為無柱拱拱形正放三角角形的三肢格格構(gòu)式桁架，沿沿長度方向主主桁架共26榀，桁架間間距22m，總長度545m，每榀桁架架跨度64.6m，拱頂高度19.5m，桁架的截截面寬度2600mmm，最大高度4500mmm，最大管徑550mm。經(jīng)過專家家的認(rèn)證，采采取鋼結(jié)構(gòu)雨雨棚中部主桁桁架下方搭設(shè)設(shè)支撐架，將將鋼結(jié)構(gòu)整體體沿橫向切割割成兩個部分分，向南部分分沿根部切割割后安裝于軌軌道上，利用用柱腳處布置置的液壓爬行行器推移到指指定位置，整整體推移距離離為6.7米。由于桁架架滑移時，下下方仍有火車車在運行，為為了能滿足桁桁架整體滑移移施工方案的的實現(xiàn)，如何何在營業(yè)線附附近設(shè)計支撐撐架是本工程程現(xiàn)場施工的的關(guān)鍵工作，營營業(yè)線附近支支撐架搭設(shè)示示意圖如圖1和圖2所示：營業(yè)線營業(yè)線圖1：營業(yè)線附附近支撐架搭搭設(shè)示意圖圖2：施工現(xiàn)場場支撐架搭設(shè)設(shè)2、臨近營業(yè)線線支撐架設(shè)計計應(yīng)考慮的因因素由于支撐架搭設(shè)設(shè)時臨近營業(yè)業(yè)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(chǔ)的影響響，而且更要要考慮慮風(fēng)荷荷載、動車300kmm/t的風(fēng)壓、列列車經(jīng)過的振振動及施工荷荷載等。3、臨近營業(yè)線線支撐架設(shè)計計3.1支撐架規(guī)規(guī)格尺寸支撐架立柱為ΦΦ377×116鋼管，直腹腹桿及斜腹桿桿均采用Φ180×112鋼管，桿件件材質(zhì)均采用用Q235B，設(shè)計強度f=2155N/mm22。根據(jù)支撐撐架現(xiàn)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(jìn)行統(tǒng)計計。支撐架規(guī)規(guī)格尺寸為2m×3..5m，每節(jié)高度度為2m，具體結(jié)構(gòu)構(gòu)形式如圖3所示：縱向桁架腹桿Φ168×10縱向桁架弦桿Φ273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3：支撐架三三維示意圖3.2荷載取值值及荷載工況況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(fēng)風(fēng)荷載、地震震作用及施工工過程中可能能發(fā)生的支座座沉降等；由由于安裝過程程存在諸多不不可預(yù)見的不不利因素，需需對主要的荷荷載進(jìn)行工況況組合。取最最不利情況進(jìn)進(jìn)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(tài)態(tài)下，屋蓋對對支撐架的作作用力。計算算時考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)自重乘數(shù)1.0，屋面恒載0.8KNN/㎡，支撐架架受力示意圖圖如圖4所示。315KN404KN20.2KN180KN315KN404KN20.2KN180KN圖4：支撐架受受上部恒載示示意圖如上圖所示，右右側(cè)固定端支支撐架承受豎豎向力315KN，承受向內(nèi)內(nèi)側(cè)的水平剪剪力180KN；滑移端結(jié)構(gòu)構(gòu)對支撐架的的軸壓力為404KN，考慮滑移移軌道和屋蓋蓋之間摩擦系系數(shù)為0.05，則屋蓋滑滑移時的動摩摩擦力為20.2KKN。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(fēng)荷載根據(jù)設(shè)計說明，基基本風(fēng)壓取0.45kkN/m2。風(fēng)荷載包包括直接作用用在支撐架上上，根據(jù)《高高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范》GBJ1335-20004第條有：風(fēng)荷載：。KN/考慮風(fēng)荷載作用用在立柱上，取取放大系數(shù)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(chǎn)產(chǎn)生的水平風(fēng)風(fēng)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(jīng)過時的風(fēng)風(fēng)壓。根據(jù)《新新建時速300~3350公里客運專專線鐵路設(shè)計計暫行規(guī)定》（鐵鐵建設(shè)【2007】47號）文件的的相關(guān)規(guī)定，對對列車經(jīng)過產(chǎn)產(chǎn)生的風(fēng)壓計計算如下：駛過列車產(chǎn)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(jù)相關(guān)關(guān)規(guī)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(shù)數(shù)。查表可得得，時速350KN的駛過列車車中心線距構(gòu)構(gòu)件邊緣距離離為5米，則產(chǎn)生生的水平氣動動壓力為0.72KKN/㎡，則計算算基本風(fēng)壓為為：根據(jù)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(fēng)寬度為為：則駛過列車對支支撐架立柱產(chǎn)產(chǎn)生的風(fēng)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(jù)相關(guān)設(shè)計計資料，抗震震設(shè)計的設(shè)計計參數(shù)為：抗抗震設(shè)防烈度度7度、設(shè)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(jié)構(gòu)已已投入使用三三年，可認(rèn)為為軌道基礎(chǔ)、站站臺基礎(chǔ)的地地基沉降已趨趨于穩(wěn)定，在在施工過程中中不會發(fā)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(fā)發(fā)生30mm的基礎(chǔ)沉降降，進(jìn)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(tǒng)和鋼雨雨棚基本周期期差別較大，不不會發(fā)生共振振現(xiàn)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(shè)置置較為保守的的安全富余度度，來保證支支撐系統(tǒng)和鋼鋼結(jié)構(gòu)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(fēng)荷載載（包括風(fēng)荷荷載和駛過列列車氣動力產(chǎn)產(chǎn)生的風(fēng)荷載載），Eh代表水平地地震作用，Δ代表支座沉沉降作用。3.3滑移施工工過程支撐架架系統(tǒng)計算分分析根據(jù)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(jìn)進(jìn)行計算。①支撐架切切割后未開始始滑移前的受受力情況：首先考慮鋼雨棚棚切割后，未未開時滑移的的狀態(tài)，其恒恒載作用如圖圖4所示。鋼雨棚棚切割后，未未開始滑移狀狀態(tài)下，滑移移支座作用在在中間支撐架架，靠近左側(cè)側(cè)柱肢的位置置。計算結(jié)果果如圖5、圖6及圖7所示。圖5：標(biāo)準(zhǔn)組合合下X方向位移等等值線圖（最最大位移7.3mm）圖6：標(biāo)準(zhǔn)組合合下Y方向位移等等值線圖（最最大位移1.95mmm）圖7：標(biāo)準(zhǔn)組合合下Z方向位移等等值線圖（最最大位移75mm）由上述結(jié)果可見見，該狀態(tài)下下支撐架系統(tǒng)統(tǒng)的變形值較較小，支撐系系統(tǒng)變形滿足足相關(guān)規(guī)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(tǒng)的應(yīng)力力及應(yīng)力比情情況，如圖8及圖9所示。圖8：支撐系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)力比圖（最最大應(yīng)力比為為0.7）圖9：支撐系統(tǒng)統(tǒng)桿件應(yīng)力比比柱狀圖由上述結(jié)果可見見，支撐系統(tǒng)統(tǒng)最大應(yīng)力比比為0.7<<<1.0，故該支撐撐架系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計安全可靠靠，切實可行行，可以滿足足本項目施工工的需要。②鋼雨棚滑滑移6.7米后狀態(tài)：：鋼雨棚滑移6..7米后，結(jié)構(gòu)構(gòu)自重作用對對滑移軌道梁梁的豎向力產(chǎn)產(chǎn)生的彎矩最最大，該狀態(tài)態(tài)下，滑移軌軌道梁受力最最大，其恒載載作用如圖10所示：315KN180KN404KN20.2KN315KN180KN404KN20.2KN圖10：鋼雨棚棚滑移6.7米后恒載示示意圖如上圖所示，鋼鋼雨棚切割滑滑移結(jié)束后，滑滑移支座用在在左側(cè)兩組支支撐架中間位位置。計算結(jié)結(jié)果如圖11、圖12及圖13所示。圖11：標(biāo)準(zhǔn)組組合下X方向位移等等值線圖（最最大位移5.33mmm）圖12：標(biāo)準(zhǔn)組組合下Y方向位移等等值線圖（最最大位移1.51mmm）圖13：標(biāo)準(zhǔn)組組合下Z方向位移等等值線圖（最最大位移77mm）由上述結(jié)果可見見，該狀態(tài)下下支撐架系統(tǒng)統(tǒng)的變形值較較小，支撐系系統(tǒng)變形滿足足相關(guān)規(guī)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(tǒng)的應(yīng)力力及應(yīng)力比情情況，如圖14及圖15所示。圖14：支撐系系統(tǒng)應(yīng)力比圖圖（最大應(yīng)力力比為0.679）圖15：支撐系系統(tǒng)桿件應(yīng)力力比柱狀圖由上述結(jié)果可見見，支撐系統(tǒng)統(tǒng)最大應(yīng)力比比為0.6799<<1.00，故該支撐撐架系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計安全可靠靠，切實可行行，可以滿足足本項目施工工的需要。③施工過程分分析的結(jié)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(tǒng)的變形形較小，各方方向變形均小小于6mm，剛度方面面滿足施工要要求。在各施施工狀態(tài)中，支支撐系統(tǒng)桿件件應(yīng)力比最大大為0.7，桿件強度度也滿足相關(guān)關(guān)要求。故以以上計算分析析表明，本支支撐架系統(tǒng)的的設(shè)計安全可可靠，切實可可行。3.4系統(tǒng)穩(wěn)定定性分析由以上計算可知知，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)屋蓋桁架割割斷、尚未滑滑移的狀態(tài)時時，由于中間間支撐架的基基礎(chǔ)發(fā)生沉降降，同時該處處支撐架直接接承受屋蓋自自重作用，此此時支撐架系系統(tǒng)的桿件應(yīng)應(yīng)力最大，變變形也最大。為為驗算支撐架架系統(tǒng)的穩(wěn)定定性，選取該該狀態(tài)進(jìn)行屈屈曲分析。屈曲分析考慮11.0恒載+1.0活載狀態(tài)進(jìn)進(jìn)行計算，分分析結(jié)果如圖圖16、圖17及圖18所示。圖16：第一屈屈曲模態(tài)（屈屈曲因子62.59）圖17：第二屈屈曲模態(tài)（屈屈曲因子62.65）圖18：第三屈屈曲模態(tài)（屈屈曲因子62.91）由上述結(jié)果可見見，在1.0恒載+1.0活載作用下下，支撐架系系統(tǒng)的屈曲因因子最小為62.59，即在62.59倍1.0恒載+1.0活載作用下下，支撐架系系統(tǒng)才能發(fā)生生屈曲，由此此可見，支撐撐架系統(tǒng)的整整體穩(wěn)定性非非常高，在施施工過程中很很難發(fā)生屈曲曲失穩(wěn)。3.5支撐架基基底反力統(tǒng)計計在上述計算過程程中，提取各各支撐架的基基地反力，并并進(jìn)行統(tǒng)計分分析，可得到到各支撐架的的最大和最小小基底反力，列列舉如表1。表1：支撐架基基地反力統(tǒng)計計表支撐架左側(cè)支撐架中間支撐架右側(cè)支撐架最小基底反力（KN）127251107.3最大基底反力（KN）634726.51530支撐架對下部路路基箱的壓力力如圖19所示。73T64T153T路基箱A65T60T路基箱C73T64T153T路基箱A65T60T路基箱C圖19：支撐架架下部對路基基箱的壓力示示意圖路基箱A承載力力計算：153/77*3=7..3T/M22路基箱B承載力力計算：73/3**4.5=55.4T/MM2路基箱C承載力力計算：64/3**4.5=44.7T/MM2路基箱D承載力力計算：65/3**4.5=44.8T/MM2路基箱E承載力力計算：60/3**4.5=44.4T/MM2經(jīng)過以上分析，路路基箱最大承承載力為7.3T//M2＜10T/MM2（一般土填填平壓實），因因此路基箱的的承載力滿足足使用要求。在安裝支撐架時時，為減少因因支撐架下沉沉或壓縮變形形帶來桁架結(jié)結(jié)構(gòu)的下?lián)献冏冃?，我們在在支撐架上設(shè)設(shè)置液壓千斤斤頂，先給予予支撐架施加加桁架自重的的反力，使支支撐架在同等等作用力的情情況處于受力力狀態(tài)，壓實實支撐處的地地基后將桁架架與支撐架間間墊實固定，并并用全站儀跟跟蹤監(jiān)測，待待桁架切斷時時進(jìn)行復(fù)測，觀觀測桁架下?lián)蠐献冃瘟?，并并用液壓千斤斤頂對桁架?biāo)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整整固定。4、支撐架搭設(shè)設(shè)支撐架及縱向次次桁架采