摘要:在沈阳北站无站台柱雨棚工程中采用了镀锌钢丝斜拉索,文章介绍了斜拉索的安装与张拉以及张拉质量保证措施。重点论述采用特制张拉工具进行斜拉索的空间张拉,取得了良好的施工效果。
关键词:无站台柱雨棚 钢拉索 张拉工装 张拉
1 工程概况
沈阳北站无站台柱雨棚工程,是沈阳铁路局为适应铁路跨越式发展,改善沈阳北站旅客的乘车条件,打造“东北第一站”而建。为增大站台视野,站台上取消一切支撑柱,在1~6站台间新建整体无站台柱钢结构雨棚,新建雨棚遮盖2~15道铁路线。新建雨棚采用钢管混凝土立柱,布置在铁路线之间。每一组钢立柱由两根直径700 mm格构式钢管混凝土立柱组成,钢立柱顺线路方向间距为13~23m,钢立柱高为28•5 m,钢管内灌注c40微膨胀混凝土。雨棚屋面承重结构采用“倒三角”弧形钢管拱型连续桁架,垂直线路方向的跨度为54 m+66•5 m+21 m,共计19榀,每榀连续两跨加一个半悬臂,其中中间跨度最大,跨越3个站台、7条铁路线,最大跨度为66•5m。承重钢桁梁上弦杆在钢立柱14 m高的位置与钢立柱焊接,钢桁架拱高为17 m,为了改善桁架梁的受力状态,在b、c轴钢立柱顶端分别从两侧向桁架引出斜拉索,并施加预拉应力。整个雨棚19榀桁架,共152根钢拉索。
2 斜拉索的类型、规格
钢拉索采用规格:5×55镀锌钢丝索;索体保护:热挤pe双护层,内层为黑色,外层为银灰色;锚具为巨力ⅳ型锚具(双耳内旋式)。由于站内曲线的设置,在曲线位置b、c跨跨度有所变化,引起拉索规格的变化,拉索长度共有11种,长度范围在15•300~17•096m之间。
3 斜拉索的施工工艺及措施
3•1 前期准备
针对本工程实施的技术难点,施工前编制科学、合理的施工方案及安全防护措施,并经监理、建设单位审核批准后才施工。对参与施工的人员,提前进行有针对性的技术培训及安全培训,使全体施工人员都能熟悉施工方案中相关的工艺要求,保证施工方案在施工中得到贯彻执行。
拉索施工前的现场保护:①部件在运到施工现场后,按编号堆放整齐,下垫木块或橡胶带,场地要求平整,且要采取防火、防雨、防湿保护措施。②检查拉索锚具、pe护套是否有损伤,如有应立即修正或修补。③清除拉索附近毛刺,避免损伤pe护套。
3•2 挂索
1)吊机用装在铁路平板车上的50 t吊车。
2)施工作业平台的设置:立柱顶端节点挂索利用沿钢立柱四周搭设的脚手架,钢桁架端节点挂索利用桁架承重支架及桁架水平腹杆搭设作业平台。
3)立柱顶端上节点拉索的安装:用吊装带将拉索固定端吊起,吊点位置应满足锚具上端稍有下垂所需要的长度。立柱顶端上节点安装人员在立柱外脚手架采用手拉葫芦和纤维吊装带等工具进行人工穿轴连接,这样拉索的上部节点即先行挂好。
4)下节点拉索安装:在下节点远端设置滑轮,利用人工将拉索下端配合倒链牵引到安装位置(图1),牵引时绑扎点应保证锚具端部有一定的摆动量。牵引过程中应对拉索严加保护,避免索体及锚具螺纹受损。并及时调整拉索悬空时的位置。安装过程中严格检查每根拉索的扭转情况,防止拉索与节点扭转连接。
3•3 张拉
3•3•1 张拉方案的确定
张拉前,根据设计单位对张拉过程的模拟计算分析,由设计单位、监理单位、建设单位与施工单位共同确定了采用分级张拉、拉索伸长值与千斤顶拉力双控的张拉施工工艺。
图1 下部节点安装示意图
3•3•2 张拉设备的选定
采用特制牵引工装与拉索张拉端锚具可靠连接,用hjs 30、hjs 20型及配套油泵、液压千斤顶牵引拉索进行张拉,达到设计要求后固定拉索。牵引工装根据现场索具锚头及桁架的实际情况进行了优化。牵引工装的设计:该钢拉索下端(钢桁架端)为特殊制作的锁头,钢拉索张拉可通过调整该锁头部分的调节套管来调节钢拉索的长度,并达到张紧拉索的作用。锁头具体见图2。
图2 特制锁头示意图
根据特制锁头的调节原理及与现场钢桁架的连接方式,制作了仅利用特制锁头本身部件,而不在钢桁架上安装张拉设备的特殊牵引工装进行张拉。张拉用千斤顶由中国计量科学研究院进行了测试、标定,并进行了试运行,使设备处于良好状态。
3•3•3 具体张拉实施方案
根据工装的设计,每根索采用2台液压千斤顶及配套油泵同步张拉。每榀桁架共有8根索,为了保证桁架的整体受力变化及变形,采用16台液压千斤顶对8根拉索同步进行索的张拉。在钢桁架与斜拉索交接处,在水平腹杆上搭设木跳板作为张拉工作平台,每榀桁架上搭设8个工作平台,将油泵置于工作平台上(图3)。张拉前先用扭力扳手将调节套管拧紧,张拉时每个张拉点1人操纵油泵,2人操纵扭力扳手。调节套管的拧紧要随着千斤顶的行程同步进行,操作中千斤顶的行程不宜过快,以免影响调节套管的旋转。
图3 张拉示意图
张拉分三级进行,依次为:20 %、60 %、100 %。张拉到20 %后,间隔30 min以上,再进行第二级张拉;张拉到60 %后,间隔24 h以上,再进行第三级(100 %)的张拉。张拉时每一级都要对索的应力和变形进行双控、逐级调整,最终满足设计要求。
3•4 张拉质量保证措施
1)张拉设备油路和线路连接好后,空载操作两个行程,确保张拉设备无任何异常现象。
2)张拉到设计力值或相关要求后,经检查确定无误后,方可进行下一步工作。
3)张拉过程必须平稳、逐级进行,严禁超载作业。
4)在张拉过程中,应对张拉索进行应力、变形检测。如出现异常现象,应立即停止张拉,待明确原因,采取相应措施予以调整后,方可继续张拉。
3•5 桁架张拉变形的监控
1)桁架张拉前,对桁架ab跨跨中、bc跨跨中、c轴悬挑端进行标高测量,对a轴、b轴、c轴柱顶轴线位置进行测量,作为桁架零状态的原始数据。
2)每一榀桁架张拉到设计预应力的60 %后,对桁架ab跨跨中、bc跨跨中、c轴悬挑端;a轴、b轴、c轴柱顶轴线位置六个观测点进行测量,完成测量后方可进行下一阶段的张拉。
3)每一榀桁架张拉到设计预应力的100 %后,同样对六个观测点进行测量,整理数据记录。
4)测量结果的整理:ab跨平均变形7•21 mm,最小2 mm,最大20 mm;bc跨平均变形6•37 mm,最小3mm,最大22 mm。变化结果与设计计算值的变化方向一致,平均值略低。悬挑部分由于安装配重板的时间与张拉时间的先后顺序不同,未能完全反映真实变化值,测量数据与理论计算值偏差略大。
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