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(安徽省建設(shè)監(jiān)理有限公司,安徽合肥 230022)

合肥新橋國際機(jī)場航站樓工程位于合肥市肥西縣高劉鎮(zhèn),航站樓總建筑面積為11.2×104m2,為一新建機(jī)場。一期航站樓平面投影呈“熱帶魚”狀,航站樓橫向長約804 m,縱向最大寬度約161 m,建筑最大高度約30 m,如圖1所示。一期航站樓標(biāo)高7.90 m以下結(jié)構(gòu)分為5個區(qū),屋面結(jié)構(gòu)連成整體,在伸縮(抗震)縫處用抗震可動支座連接構(gòu)件,在構(gòu)造上分為5個溫度(抗震)區(qū)段。

圖1 一期航站樓效果圖及分區(qū)示意圖

其中3區(qū)位于航站樓中部,由鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)組成。鋼結(jié)構(gòu)由11榀鋼架組成,鋼架柱體部分為箱型,梁體部分為桁架結(jié)構(gòu)。鋼架最大外輪廓超過170 m,柱距為18 m,最大跨度54 m。為解決3區(qū)鋼結(jié)構(gòu)吊裝,特設(shè)置2臺行走式塔吊。行走式塔吊的設(shè)置帶來結(jié)構(gòu)荷載以及荷載傳遞方式的改變,故需對其相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行加固設(shè)計(jì)及施工監(jiān)測。

1 加固設(shè)計(jì)

1.1 基本參數(shù)

由于行走式塔吊布置在7.9 m樓面上,塔吊軌道固定在塔吊梁上,軌道梁將塔吊荷載轉(zhuǎn)換成集中力作用在東西方向混凝土主梁上,最大輪壓為760 kN,換算為集中力達(dá)P=18.875 kN,梁自重q=11.25 kN/m。支承軌道梁的混凝土梁有2種截面:主梁截面1 200 mm×1 000 mm,次梁截面500 mm ×900 mm;主梁正彎矩區(qū)11Φ 28,負(fù)彎矩區(qū) 12Φ 28,次梁正彎矩區(qū) 8Φ 25 負(fù)彎矩區(qū)12Φ 25;梁混凝土為 C40,保護(hù)層厚度取35 mm。混凝土梁彎矩圖(a=6 m)如圖2所示。

圖2 混凝土梁彎矩圖(a=6 m)

1.2 主次梁加固驗(yàn)算

1.2.1 主梁驗(yàn)算

自重q=32.4 kN/m;在1/3梁跨處,M1/3=8Fa/27+0=1 931.82 kN?m;梁跨中位置M1/2=Fa/9+3qa2/8=1 161.83 kN?m,故正彎矩取Mz=1 931.82 kN?m。柱頂負(fù)彎矩 Mf=4Fa/9+3qa2/4=3 772.53 kN ?m[1,2]。

彎矩驗(yàn)算如下:對于正彎矩,有

取 α1=1.0,則 α1fcBfhf=5 500.8 kN;fyAs=2 438.4 kN,故中和軸在翼緣內(nèi)[3]。

對于負(fù)彎矩,有

1.2.2 次梁驗(yàn)算

在1/3梁跨處,M1/3=8Fa/27+0=1 931.82 kN?m;梁跨中位置,M1/2=Fa/9+3qa2/8=876.31 kN?m;故正彎矩取 Mz=1 931.82 kN?m。柱頂負(fù)彎矩 Mf=4Fa/9+3qa2/4=3 201.5 kN?m。

彎矩驗(yàn)算如下:對于正彎矩,有

取 α1=1.0,則 α1fcBfhf=3 896.4 kN;fyAs=1 196.6 kN,故中和軸在翼緣內(nèi)。

對于負(fù)彎矩,有

由上述計(jì)算過程可見,鋼筋混凝土梁需要加固。

1.2.3 鋼柱加固

在鋼筋混凝土梁支承托梁位置處加設(shè)鋼柱,此時(shí),鋼筋混凝土梁無因塔吊造成的附加彎矩,僅有局部壓應(yīng)力。由前文所述,每處集中力設(shè)計(jì)值

加固采用鋼管 Φ 299×8螺旋焊管,其截面特性為:i=102 mm;A=7 314 mm2。支承高度設(shè)為8 000 mm,則 λ=l/i=8 000/103=78。由文獻(xiàn)[6],φ=0.701(b類)。

鋼管所需支承的荷載為1 086.65 kN,則

因此,采用 Φ 299×8螺旋焊管作為臨時(shí)支撐柱完全能夠滿足要求[7]。

1.3 加固措施

軌道梁接頭位置處放置鋼墊板,以模擬軌道梁簡支計(jì)算假定。樓面澆注時(shí)預(yù)埋鋼筋,用于定位軌道梁墊板。為保護(hù)混凝土樓面,鋪設(shè)墊板前,首先鋪設(shè)一層竹膠板,以起到緩沖作用。梁下加固通過Φ 299×8鋼管進(jìn)行支撐,鋼管頂焊接封頭板,封頭板尺寸不小于400 mm×300 mm。鋼管柱柱腳則首先填200 mm厚碎石夯實(shí)、澆筑400 mm厚混凝土,然后鋪設(shè)400 mm×300 mm×15 mm厚鋼板。采用2臺20 t液壓千斤頂對支撐鋼管持續(xù)預(yù)壓24 h,確保支撐無沉降后打入斜鐵并與墊板及柱腳焊牢。斜鐵傾斜面寬度不少于25 mm,設(shè)置個數(shù)不少于8塊。塔吊行走至吊裝位置時(shí),確保無明顯沉降后,方可在該位置進(jìn)行吊裝。圖3、圖4所示為鋼管支撐柱腳布置示意圖。

圖3 鋼管支撐柱腳設(shè)置俯視圖

圖4 支撐鋼管設(shè)置及預(yù)壓立面示意圖

2 施工監(jiān)測

2.1 監(jiān)測儀器

(1)7V13靜態(tài)應(yīng)變掃描儀。檢測精度1×10-6,檢測范圍0～10 000×10-6。

(2)30 mm位移計(jì)。檢測精度0.01 mm,檢測范圍0～30 mm。

(3)材料。需要電阻應(yīng)變片、導(dǎo)線、環(huán)氧樹脂等。

2.2 監(jiān)測內(nèi)容

(1)結(jié)構(gòu)撓度變形的監(jiān)測。監(jiān)測在施工中塔吊荷載及施工荷載作用下,主體結(jié)構(gòu)與塔吊軌道相交混凝土梁的撓度位移變化。

(2)鋼管柱應(yīng)力監(jiān)測。監(jiān)測在施工全過程中加固用鋼管支撐柱的應(yīng)力應(yīng)變,分析其應(yīng)力分布及安全儲備。

2.3 數(shù)據(jù)采集、測點(diǎn)布置及結(jié)果

在塔吊安裝階段、樓面施工階段全程監(jiān)測結(jié)構(gòu)撓度變形和鋼柱應(yīng)力變化。

(1)撓度變形。監(jiān)測塔吊軌道相交混凝土梁及支撐傳力所至樓面梁的撓度,布置于靠近3～4軸線塔吊下,同每層與軌道相交的次梁下鋼管柱位置。撓度變化如圖5所示。

(2)應(yīng)力應(yīng)變。監(jiān)測鋼管支撐柱的應(yīng)力應(yīng)變,每根次梁監(jiān)測應(yīng)變的鋼管支撐柱中部對稱布置4個測點(diǎn)。應(yīng)變變化如圖6所示。

圖5 撓度變化

圖6 應(yīng)變變化

由圖 5、圖 6可知,樓面梁的最大撓度(3 mm)以及鋼管支撐柱最大應(yīng)力滿足文獻(xiàn)[8,9]中的要求。

3 結(jié)束語

對距離結(jié)構(gòu)邊緣輪廓較遠(yuǎn)的鋼架梁采用軌行式塔吊,可以達(dá)到提高覆蓋范圍和減少吊裝盲區(qū)的作用,但是隨之帶來的荷載需在吊裝過程中加以考慮并進(jìn)行加固設(shè)計(jì)及施工監(jiān)測。本文對新橋國際機(jī)場一期航站樓3區(qū)的軌行式塔吊進(jìn)行加固設(shè)計(jì)及施工監(jiān)測表明,合理的加固設(shè)計(jì)能保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝過程中的穩(wěn)定性和安全性。

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[8] GB 50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[9] GB 50204-2002,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].