大跨度雨棚钢结构

大跨度管桁架分段吊装施工技术

摘要：近几年来，大跨度无站台柱雨棚已被广泛运用于新建及改扩建客站，因其结构轻盈、灵活、造型优美、用钢量小，充分体现了宽敞、通透、人性化的特点，因此大跨度无站台柱雨棚已成为我国现阶段铁路客站建设的发展趋势。文章通过对福州站改扩建无站台柱雨棚工程的PB～PC轴桁架吊装施工，介绍了在既有线施工环境下为确保列车正常运营而采取的分段吊装的施工技术。

关键词：大跨度管桁架分段吊装无站台柱雨棚

1 工程概况

福州站改扩建工程无站台柱雨棚建筑面积为61567.7㎡。整个雨棚由东西两部分组成，西侧雨棚长151.1m，东侧长227.9m，东西雨棚间为新建高架候车室。本工程结构采用大跨度正放三角形钢管桁架结构，垂直股道方向桁架共三跨，A～B、B～C、C～D轴跨度分别为64.85m、43.0m、50.2m，总跨度为158.05m。雨棚柱采用钢管砼柱，屋面空间桁架均采用无缝圆钢管相贯焊接而成，在PB、PC轴柱顶设钢索，钢索采用高强钢丝束，抗拉强度标准值≥1670Mpa。

本工程位于既有福州火车站北侧，覆盖面包括7个站台及线路共14道，1～6道为既有线路，位于PA～PB轴跨内；7～14道为新增线路，其中7～10道位于PB～PC轴跨内，11～14道位于PC～PD轴跨内。本工程桁架跨度大，最大跨度为64.85m，桁架现场拼装及吊装时需较大场地，影响面较大，同时又要确保列车正常运营，因此无法三跨桁架同步施工。为满足温福铁路引入福州站，又需先开通7、8道间的四站台(高站台)以满足动车组列车进入福州站的需要，因此需先施工PB～PC轴结构。

2 总体施工方案

根据本工程现场情况及结构特点，桁架吊装时采用分段施工法，即先吊装PB～PC轴(此时停用6道，1～5道正常使用)，再吊装PC～PD轴(此时1～6道正常使用，并启用新增7、8道)， PB～PD轴施工完后停用1～6道，启用新增线路7～14道，进入PA～PB轴吊装。即吊装顺序为PB～PC轴→PC～PD 轴→PA～PB轴。

根据设计要求，在PB及PC轴钢管砼柱上设钢索。根据总体施工方案，PB～PC轴桁架需先行安装，而PA～PB、PC～PD轴桁架均未安装，拉索无法张拉。PB～PC轴桁架吊装过程中及吊装就位后由于受力形式与设计的受力形式不同，可能导致结构产生过大应力或变形，因此PB～PC轴桁架吊装是本工程的关键环节，如何保证结构在吊装过程中和就位后的应力、整体稳定性和变形在合理的范围内，如何控制吊装精度，是本工程的施工难点之一。

3 吊装顺序

PB-PC轴桁架的吊装顺序为：临时支撑安装→柱位处的横向桁架吊装→纵向桁架吊装→柱间横向桁架。以P1～P5轴桁架为例，其吊装顺序见图3，即①→②→③→…→○14→○15(GZ-2为钢管砼柱)。

图3 桁架吊装顺序示意图

4 临时支撑设置方案

桁架在没有形成整体受力体系以前，不能承受包括自重在内的荷载，因此应在PB～PC轴桁架间设置临时过渡支撑以抵抗桁架中部的竖向力和变形，防止桁架吊装就位后出现过大应力和变形。临时支撑的安装也更便于构件的定位、检测、偏差调整等。

本工程临时支撑搭设采用钢管相贯焊格构式支撑，高度为桁架下弦下皮以下600mm处，即+14.991m 处，然后通过立管进行支撑高度调整。临时支撑做法见图4、图5，每榀横向桁架均应设置临时支撑系统。采用同济大学3D3S计算软件对以下模型进行验算后，其应力、整体稳定性、和变形均满足要求。

5 吊装方案

本工程所有桁架均采用“工厂分段制作，散件运至现场，现场拼装，整榀吊装”的方案进行吊装施工。

5.1 横向桁架吊装

经计算B～C跨横向桁架最大重量16.5t,上弦杆最高约为18米，横向桁架的吊装采用两台50吨汽吊进行抬吊。

5.1.1 吊装计算

为了吊装安全及合理选用吊车，本工程采用3D3S计算软件对吊点及桁架在吊装过程中构件的应力、整体稳定性和变形进行验算，均满足要求。

5.1.2 吊装过程

(1)绑扎：桁架起吊时，起重机吊钩对准上弦中心，吊索左右对称，并与水平面夹角≥45度。绑扎点应选在上弦节点处，防止吊索滑移。

(2)吊升、旋转和就位：在起重工的指挥下，先

将主桁架从平板车胎具上吊起，检查起重机、吊具吊索状态完好后方可继续向上提升，超出支撑高度后按照一定方向旋转，使桁架由东西方向转为大致南北方向，将主桁架与支撑相平行，然后起重机向前爬杆，吊钩升降配合，将主桁架缓缓放在支撑上，做临时固定。

(3)主桁架吊装就位后利用螺旋千斤顶进行微调，调整其下弦杆的中心线和标高。与钢管砼柱相连接的桁架将弦杆的端部对准柱中心，然后检查相贯线的接口是否满足要求，若有问题采用手工气割进行修整，直至满足要求后再作最后固定。

5.2 纵向桁架吊装

纵向桁架最大重10.5t，采用一台50吨汽车吊进行吊装。

(1)纵向桁架安装采取分段（柱间段）吊装的方式进行。

2）为使桁架吊起后不致发生摇摆和主桁架碰撞，在桁架的端头用麻绳扎牢，并控制起吊时的平衡和稳定，配合指挥人员及高空安装人员进行安装。

3）当桁架起吊至安装位置时，首先稳固一端，再连接另一端，使桁架的标高及轴线符合设计要求后，进行定位点焊。

6 吊装测量

由于桁架是空间结构体系，吊装时可能出现桁架端与钢管砼柱贯口不准、接口间隙过大、错边等现象，过大的偏差还可能导致钢柱倾斜，影响其余两跨桁架的吊装，因此应严格做好吊装测量工作。

6.1 轴线控制

采用主轴线组成的矩形法建立测量控制网，并将各榀桁架的轴线控制点引测在不易变动的站台面上，用水泥钉及红漆醒目标识。桁架吊装时，通过架设全站仪于该轴线的控制网交点上，后视股道方向的远方控制点，转角900固定仪器，望远镜上仰，打开激光投点，向上引测激光控制点到桁架位于轴线上的弦杆标识点上，当桁架轴线弦杆标识点与激光投点重合后，即轴线满足要求［1］。

6.2 标高控制

利用主桁架支座点的中心坐标、上弦杆分段口的计算坐标来控制每段桁架的标高。

6.3 沉降观测

在桁架吊装完毕后，对钢桁架轴线、标高每天进行复测一次，观察钢桁架下沉及临时支撑变形情况，如发现桁架出现过大沉降或临时支撑出现过大变形时应立即分析原因，并采取相应措施。

7 注意事项

(1)桁架必需在临时支撑安装固定牢靠后方可吊装。

(2)临时支撑需在PA～PB、PC～PD跨桁架吊装完、钢索张拉完形成稳定的受力体系后方可拆除。

(3)当天吊装的结构应形成一个稳定的空间体系，每两榀横向桁架吊装完后应立即进行纵向桁架的吊装。

(4)在露天有六级及以上大风或大雨、大雪、大雾等恶劣天气时，应停止起重吊装作业。雨雪过后作业前，应先试吊，制动器灵敏可靠后方可进行作业［2］。

7 结束语

(1)本工程采用以上分段施工法进行施工，成功解决了PB～PC轴桁架的吊装工作，顺利完成了温福铁路引入福州站的节点工期要求，并确保了列车的正常运营，最大限度地减少了对既有福州客站的影响。

(2)经复核，桁架吊装完后其轴线位置、标高及沉降均满足规范要求，为PA～PB、PC～PD轴桁架吊装奠定了良好的基础。

参考文献

[1] 刘果.大跨度桁架现场吊装施工研究[J].山西建筑,2009,35(19)：161-162

[2] JGJ33-2001，建筑机械使用安全技术规程［S］作者简介: