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高架站弧形变截面箱梁钢仓储结构雨篷施工技术

发布时间:2020-01-04 16:19浏览次数:
结合某市城市轨道交通变截面箱梁钢结构雨篷施工实例, 对高架站变截面箱梁仓储钢结构雨篷制作质量控制及场地受限吊装施工展开了技术研究, 解决了变截面箱形梁制作安装过程中质量控制及场地受限时吊装过程中的难题, 为其他类似工程积累了经验。

Construction technology of steel structure shelter with elevated platform arc variable-section box girder

Wang Zhifeng

China Railway 3rd Bureau Group 5th Engineering Co. , Ltd

Abstract:

Combining with urban rail transit steel structure shelter with variable section box girder as an example, the paper studies construction quality control and limited hoisting construction of steel structure shelter with elevated platform arc variable-section box girder, and solves difficulties occurring in quality control and field limitation hoisting process of variable section box girder installation, which has accumulated experience for similar engineering.
 

随着我国城市交通的发展, 城市轨道交通、城市高架站旅客站台等钢结构雨篷的施工越来越广泛, 由于是在城市中施工且大多临近道路, 城市交通车流量大, 施工干扰大; 场地狭小, 吊装空间受限, 且变截面箱梁结构复杂, 焊接变形大, 质量不易控制。本文就如何安全、优质、高效完成高架站钢结构雨篷的施工进行了探讨。

1 工程概况

桃花潭站为三号线一期工程由西南往东北的第19个站, 位于浐河东路和新灞路的交叉路口的东侧。桃花潭站为路中侧式高架车站, 主体设计为地上3层高架站, 其中1层, 2层为混凝土结构, 3层为钢结构雨篷, 雨篷主体钢结构部分采用变截面箱形梁和柱组成的空间框架结构体系, 长度约131 m, 宽度30 m。

本工程的仓储站台钢雨篷为双层钢结构, 位于高架站台上部。下层为钢框架结构, 上层为单片桁架结构依附于下层钢结构。主钢架呈圆弧形, 为变截面箱形梁, 两端与站台面或站台侧面混凝土结构铰接。

桃花潭站站台雨篷结构的安全等级为二级, 设计使用年限为50年。

2 变截面箱形梁加工工艺

下料→组拼→焊接→检查→除锈→防腐处理。施工工艺流程见图1。

 

钢结构雨篷构件主要包含主钢架, 钢柱、纵向钢梁、屋面支撑管、檩条、悬挑梁。其中主钢架采用变截面箱形梁, 构件具有尺寸最长, 结构最复杂, 工艺流程多, 焊接变形不易控制等特点, 本文以主钢架为例说明箱形梁的加工工艺。

2. 1 工艺特点

1) 变截面弧形箱形梁结构较复杂, 截面尺寸较小, 需详细编制焊接工艺方案, 控制焊接变形, 控制尺寸误差。

2) 异型构件下料损耗较大, 需要合理安排下料顺序, 降低材料损耗。

3) 弧形梁分节要充分考虑到安装顺序、加工方便、装车运输等因素。

2. 2 分节

雨篷纵向分10个轴, 间距分别为: 9 m 2孔、12 m 2孔、15 m5孔。钢雨篷共包含10榀主钢架, 考虑运输及加工方便1轴, 瑏瑠轴主钢架 ( 设计没有边拱) 分3节制作, 2轴 ~ 9轴 ( 设计有边拱) 分5节制作。运输到现场后, 中间3节钢架和钢柱组拼成门架, 门架吊装架设完成后, 再吊装边拱。

2. 3 主钢架加工工艺流程

1) 下料。原材料进场后根据规范GB / T 1591低合金高强度结构钢进行复检, 钢材复验分化学分析和力学性能试验两部分。

a. 钢材的化学成分分析。主要采用试样取样法。按国家标准GB 222—84钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差规定, 复验属于成品分析 ( 相对于钢材的产品质保书上规定的是熔炼分析) , 成品分析的试样必须在钢材具有代表性的部位采取。试样应均匀一致, 能代表每批钢材的化学成分, 并应具有足够的数量, 以满足全部分析要求。

b. 钢材的力学性能试验及试样取样。包括拉伸试验、夏比V型缺口冲击试验和弯曲试验几部分。各种试验的试样取样, 应遵循国家标准GB 2975—82钢材力学及工艺性能试验取样规定 ( 在产品标准或双方协议对取样另有规定时, 则按规则执行) 。标准规定样坯应在外观及尺寸合格的钢材上切取, 切取时应防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学及工艺性能。用烧割法切取样坯时, 必须留有足够的加工余量, 一般应不小于钢材的厚度, 且不得少于20 mm。

下料采用CNC数控切割下料, 多头切割减小切割后由于高温导致板材的变形。翼缘板必须采用轧制方向号料, 下料时翼缘板、腹板考虑加工及收缩余量, 翼缘板、腹板焊缝错开200 mm以上。对切割完成的零件进行二次矫正, 提高加工精度, 减小变形量。

坡口采用半自动切割机切割, 严禁手工切割。

2) 箱形梁组拼。组拼采用工桩定位, 首先组装成U形构件, 在隔板较远位置加设斜撑, 便于定位及防止变形, 在焊接位置加设衬板, 将箱梁隔板位置处的三面焊缝焊接完成后, 将盖板盖好 ( 见图2) 。

3) 箱梁焊接。在对箱形梁实施焊接工作时, 应科学合理的选择焊接方法采用热量相对较小的线能量。从焊接工艺方面来说, 焊接方法应具有较低的热输入, 且热能量可以做到有效的集中, 金属熔化程度相对减少, 以便改善箱形梁的焊接变形情况。对于多道焊和多层焊来说, 焊接缝隙的数量增加其断面尺寸会随之变大, 使得箱形梁发生严重变形。除此之外, 焊接施工方法的不同, 在一定程度上影响焊接完成后的构件的变形。在长焊缝的焊接过程中, 持续式的焊接方法比断续式的焊接方法明显具有较大的焊接变形, 所以应采用断续式的焊接方法使变形达到最低程度。而箱形梁具有较大的长度, 箱形梁的焊接变形情况随着分段的增多而变小, 可合理使用断续式的焊接方法。在本次施工中, 箱形梁的焊接形式采用CO2气体保护焊断续焊打底, 用埋弧焊分段焊接成型的方法, 最后用电渣焊对隔板位置的焊缝进行焊接, 工程实践表明, 此种焊接方法大大降低了焊接产生的变形, 保证了焊接质量。

4) 除锈及防腐处理。除锈采用抛丸处理, 达到Sa2. 5级, 涂装采用冷喷锌、封闭剂、防火涂料、氟碳面漆。油漆兑制时应充分的搅拌, 使油漆色泽、粘度均匀一致。刷第一层底漆时涂刷方向应该一致, 接槎整齐。刷漆时应采用勤沾、短刷的原则, 防止刷子带漆太多而流坠。待第一遍刷完后, 应保持一定的时间间隙, 防止第一遍未干就上第二遍, 防止漆液流坠发皱, 质量下降。待第一遍干燥后, 再刷第二遍, 第二遍涂刷方向应与第一遍涂刷方向垂直, 这样会使漆膜厚度均匀一致。在现场焊接位置处不刷漆, 预留200 cm左右, 防止在焊接过程中, 对焊接熔池造成化学反应 ( 见图3) 。

 

 

3 钢结构雨篷安装工艺

1) 吊装方案的选择。站台雨篷结构起吊最大单件为主钢架及钢柱组焊成的门架, 重量为15. 2 t, 长为20 m, 高为6. 5 m, 其次为边拱, 重量为4. 3 t, 长为13. 4 m。

方案一, 吊车站在站台外侧的城市道路上, 从地面一次起吊到位, 需采用160 t以上的吊车, 对地面交通干扰大, 需钢构拼装场地较大, 不便组织流水作业, 成本较高; 方案二, 用大吊车先将小吊车吊至轨道梁上, 再用轨道梁上小吊车预拼钢柱及主钢架, 组成门形组件并负责安装, 吊装两榀钢架成稳定结构后再拼装边拱、纵向钢梁及其他钢构件, 需用25 t ( K5) 吊车两台, 吊车在轨道梁上需铺设钢板保护轨道梁及钢轨, 对附近地面交通干扰较小, 总体费用较小。经比选确定采用方案二。

2) 安装工艺流程。仓储主钢架门架预组拼→主钢架门架安装→纵向钢梁安装→主钢架边拱安装→6屋面支撑管安装→檩条安装。

3) 操作要点。雨篷最大的钢构件为门形组焊件, 重量15. 2 t, 长20 m, 距离轨面高度6. 5 m, 选用25 t ( K5) 汽车吊, 吊车在轨道中间吊装作业, 组拼及吊装容易实现; 吊距最大的钢构件为边拱, 重量4. 3 t, 距离吊车11 m, 距离轨面高度3 m, 经复核25 t吊车 ( K5) 能满足要求。

a. 施工准备。将25 t ( K5) 汽车吊用160 t汽车吊吊至桥上轨道区, 将所需构件按施工顺序大致摆放到位, 并将一侧预埋件上的销板焊接牢固且调整好位置标高。

b. 主钢架门架预组拼。利用轨道区25 t ( K5 ) 汽车吊将分成三节的钢梁及钢柱拼装成门式钢架, 拼装完成后将接缝位置除下面一道焊缝外全部焊接。且对吊点位置做好标记 ( 见图4) 。

c. 主钢架门架安装。用25 t ( K5 ) 汽车吊将拼装完成的门式钢架安装到位, 用经纬仪对沿梁方向的钢柱及钢梁进行垂直定位, 判定在偏差允许范围内后将另外一侧预埋件上的销板焊接完成。拉设缆风绳, 确保安全施工 ( 见图5) 。

 

 

d. 纵向钢梁安装。当门式钢架安装完两榀后安装门式钢架间的纵向钢梁, 纵向钢梁的位置在门式钢架拼装时提前定位, 并设置好临时限位块, 保证安装精度。纵向钢梁安装完成后焊接前对门式钢架用经纬仪对梁横断面方向垂直定位, 定位无误后全部焊接。余下门式钢架及纵向钢梁均以此方式安装。

e. 主钢架边拱安装。2轴 ~ 9轴的边拱安装同样利用轨道区25 t ( K5) 汽车吊安装, 在吊装时由于是弧形箱梁位置处拼接焊接, 位置不好控制, 找到合适吊点和在拼接位置处设置临时铰接点, 就能很好的解决拼接位置及下部位置的定位 ( 如图6所示) 。

f. 屋面支撑管安装。仓储安装屋面支撑管首先用经纬仪在弧形管端头对应的钢架上做一条通直线, 作为弧形管安装的定位点。安装两根弧形管是用檩条定位弧形管沿轨道纵向方向位置, 每2根弧形管间安装檩条5根左右。

g. 檩条安装。2根弧形钢梁安装完毕后, 依次将檩条安装 ( 见图7) 。

 

4 结语

经实践证明, 该仓储高架站雨篷施工方案有以下优点:

1) 弧形变截面箱形梁结构较复杂, 采用合理焊接工艺, 能保证加工精度。2) 采用吊车上桥方案, 安全可靠, 便于组织流水作业, 对既有道路行车干扰较小, 文明施工程度较高。3) 利用既有的轨道梁作为汽车吊的作业平台, 避免使用大型吊车, 降低了吊装成本。4) 利用轨道区吊装作业, 实现了起吊工与吊物同时在桥上, 方便起吊工看清构件吊装方位及司索工信号, 保证安全施工。


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