李文杰

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

1 引言

雨篷的作用是遮擋雨水、風(fēng)雪，保護(hù)外門免受雨水的侵害，建造精美的雨棚，不僅能裝飾室內(nèi)外的過渡空間，更加受到人們的親睞。雨棚在整個(gè)建筑行業(yè)雖然算不上主要構(gòu)件，但是部分與整體應(yīng)該是相得益彰的，而且雨棚若設(shè)計(jì)或施工的不合格就很可能造成垮塌而傷害人身安全，不僅如此，更可能導(dǎo)致建筑主要部件的損壞，因此，對雨棚的設(shè)計(jì)與施工有必要引起有關(guān)人員的重視，尤其是要把施工技術(shù)運(yùn)用到高速收費(fèi)站樹狀管桁架雨棚的施工中。

2 工程實(shí)例概況

實(shí)例一:某處高速公路收費(fèi)站樹狀管桁架雨篷為鋼架和網(wǎng)架的結(jié)合，面積為2 476 m2，建筑高度為12.28 m。雨棚中間部分為鋼架結(jié)構(gòu)，兩邊部分為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋面采用0.475 mm厚彩瓦、采光板和4 mm厚鋁塑板吊頂，網(wǎng)架屋面檁條為C型冷彎薄壁型鋼，中間部分屋面檁條為方管?；A(chǔ)型式暫定采用天然獨(dú)立淺基礎(chǔ)。

實(shí)例二:以銀川火車站管桁架雨棚為例，雨篷長456 m寬209 m，整個(gè)雨篷造型呈波浪狀，建筑面積38 124.95 m2。該雨篷采用單向多跨張弦桁架結(jié)構(gòu)形式，總共有44榀間隔10.5 m。拱梁采用530 mm的鋼管。

3 事故調(diào)查分析

根據(jù)上面兩個(gè)實(shí)例，可以對樹狀管桁架雨棚的施工技術(shù)進(jìn)行分析，得出一些具體結(jié)論，主要有以下幾方面。

3.1 樹狀管桁架雨篷的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

為了保障樹狀管桁架結(jié)構(gòu)雨棚的整體穩(wěn)定性，使其在設(shè)計(jì)及施工過程至使用年限內(nèi)可以安全穩(wěn)定的工作，這就必須充分考慮影響其穩(wěn)定性的因素，由以上兩實(shí)例分析得出:材料的特性、結(jié)構(gòu)計(jì)算系數(shù)和設(shè)計(jì)理念是決定樹狀管桁架雨棚穩(wěn)定性的三個(gè)主要因素。以下就對這三個(gè)因素結(jié)合實(shí)例對樹狀管桁架雨篷的穩(wěn)定性進(jìn)行簡要分析。

3.1.1 材料特性

上述兩實(shí)例都采用了鋼作為原材料，原因是鋼結(jié)構(gòu)材料中含有炭、硫、磷等元素，其中各元素的含量對鋼材的性能影響巨大，選材的初始缺陷可能導(dǎo)致整體穩(wěn)定性的缺失，例如實(shí)例一中需要用到C型冷彎薄壁型鋼，這時(shí)就要考慮受壓構(gòu)件的初彎曲及殘余應(yīng)力，所以在初始設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該嚴(yán)把選材關(guān)，在施工的同時(shí)更要時(shí)刻注意材料的質(zhì)量。對材料質(zhì)量的檢驗(yàn)，尤其是鋼材的檢驗(yàn)應(yīng)包含對材料合格證的檢查和材料的表面質(zhì)量檢查，對材料表面的檢查要注意查看有沒有生銹、劃痕和裂紋的產(chǎn)生。實(shí)例一中方管的管材應(yīng)該檢查磷和硫的含量，抗拉及屈服的強(qiáng)度等等以確保整個(gè)樹狀管桁架雨篷的穩(wěn)定性。

3.1.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算系數(shù)

在實(shí)例二中雨篷采用了單向多跨張弦桁架結(jié)構(gòu)形式。因此，計(jì)算受壓弦桿的長細(xì)比就成了計(jì)算長度系數(shù)的決定性因素。而弦稈與腹桿的線剛比Ix/If次之，當(dāng)弦桿長細(xì)比在100和160之間時(shí)，計(jì)算長度系數(shù)隨著受壓弦桿長細(xì)比的減小而增加，弦桿長細(xì)比從160減小到100時(shí)，計(jì)算長度系數(shù)大約增加了28%左右;當(dāng)弦桿長細(xì)比在60和100之間時(shí)，計(jì)算長度系數(shù)隨著受壓弦桿長細(xì)比的減小而減小，弦桿長細(xì)比從100減小到60時(shí)，計(jì)算長度系數(shù)大約減小了16%左右，由此說明弦桿長細(xì)比對計(jì)算長度系數(shù)的影響很大，同時(shí)也在最大程度上影響了實(shí)例二中雨篷的穩(wěn)定性。

3.1.3 設(shè)計(jì)理念

實(shí)例一中，雨篷采取了鋼網(wǎng)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)必定著重考慮了四叉撐桿和支座節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。而在實(shí)例二中采用了單向多跨張弦桁架結(jié)構(gòu)的形式，此形式著重設(shè)計(jì)了桁架弦桿與每節(jié)斜腹桿的交界處。兩實(shí)例的設(shè)計(jì)理念都是基于加強(qiáng)樹狀管桁架雨篷的穩(wěn)定性而出發(fā)的。

3.2 樹狀管桁架雨棚的制作工藝

以上兩實(shí)例由于受到公路和鐵軌的限制，管桁架只能現(xiàn)場制作，需要現(xiàn)場拼接和焊接，切割，刷漆，最后可根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)選擇臥拼安裝或豎拼安裝。管桁架制作完成之后選擇合適的交通工具運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的軸線，在安裝時(shí)，由于地面沒有平整，所以要采取吊籃與腳手架相結(jié)合的方式比較好。

4 樹狀管桁架雨篷施工的具體技術(shù)

目前，在高速路收費(fèi)站樹狀管桁架雨篷施工上面，形成了一套比較完整的技術(shù)理論，有各種各樣的施工技術(shù)，保證了雨篷的施工質(zhì)量。

4.1 高空低溫環(huán)境下焊接技術(shù)

當(dāng)樹狀管桁架的桁架柱、梁吊裝到位后，各個(gè)部分的焊接是最關(guān)鍵的，但是，在北方的冬季施工，不僅溫度低環(huán)境濕度也大，而且為了盡早完工導(dǎo)致夜間的作業(yè)時(shí)間拉長，這些外界因素使得焊接條件惡劣，再加上焊接作業(yè)時(shí)間短工作量大，更加使得雨篷建設(shè)舉步維艱。焊接工作主要是空中大直徑厚壁管的對接，技術(shù)人員通過對焊接工藝的試驗(yàn)，最終確立了一套符合高空低溫環(huán)境下建造樹狀管桁架雨篷的施工技術(shù)，保證了焊接的質(zhì)量。由于在正常的焊接條件下，不允許產(chǎn)生由硬化而導(dǎo)致淬火裂紋，故鋼材中的碳和其它幾種合金元素不能超過下述極值。

表1 鋼材中各元素的極限含量

4.2 鋼管相貫切割與組焊技術(shù)

樹狀管桁架的桁架梁與柱的弦桿腹桿組焊過程中焊接工作量是非常大的，焊接變形程度也非常大，通過制訂合理的焊接工藝程序，選用如CO2氣保焊機(jī)等，可有效的控制焊接變形。在雨篷的桁架施工中直接采用了三位數(shù)控技術(shù)，確保了各個(gè)相貫接口的形態(tài)質(zhì)量，不僅有效的提高了施工速度，更能使尺寸偏差控制在合理范圍之內(nèi)。對于過熱區(qū)的焊接熱循環(huán)，如圖1所示。

圖1 過熱區(qū)焊接熱循環(huán)示意圖

4.3 鋼管桁架結(jié)構(gòu)施工工藝研究

雨篷的設(shè)計(jì)通過對桁架結(jié)構(gòu)的研究，形成了一套完整科學(xué)的桁架結(jié)構(gòu)工藝方法，不僅對完善了樹狀管桁架的結(jié)構(gòu)施工技術(shù)更可以為有條理的組織雨篷施工起正確的指導(dǎo)作用。這些工藝不僅保證了管桁架雨篷的質(zhì)量、降低了造價(jià)更縮短了工期。

4.4 大型構(gòu)件吊裝技術(shù)

管桁架雨棚是多個(gè)專業(yè)同期施工的，而且吊裝只能在特殊的時(shí)間進(jìn)行如夜間停點(diǎn)或道路封鎖的時(shí)候，根據(jù)這一實(shí)際情況整個(gè)施工的隊(duì)伍通過對各個(gè)方案的比對與篩選最終確立了大型構(gòu)件的吊裝方案，再根據(jù)確立的方案編制合理的吊裝程序，從而制定了一套桁架柱和桁架梁的吊裝工藝技術(shù)，使得吊裝構(gòu)建能夠拼裝準(zhǔn)確到位，從而保證了樹狀管桁架雨篷的質(zhì)量，也為高速公路收費(fèi)站建立樹狀管桁架雨篷提供了大型構(gòu)件吊裝技術(shù)的參考。

5 雨篷施工小結(jié)

根據(jù)本文中的實(shí)例，再結(jié)合事故調(diào)查分析，現(xiàn)對雨篷施工進(jìn)行小結(jié)。現(xiàn)在陽臺(tái)、雨篷懸挑越做越大，而對抗傾覆重視不夠，施工中隨意加大出挑長度，造成一旦加上荷載，陽臺(tái)、雨篷整體翻落，甚至有的在施工過程中，一拆模就整體破壞了。常見雨篷質(zhì)量事故主要體現(xiàn)在以下方面:抗傾覆不夠，陽臺(tái)、雨篷整體破壞。鋼筋位置錯(cuò)誤，特別是挑板的陽臺(tái)及雨篷。拆模過早，混凝土未達(dá)到足夠強(qiáng)度。因此要加強(qiáng)抗傾覆計(jì)算，對于設(shè)計(jì)圖紙中的懸挑長度不能隨意加大，要加大應(yīng)由專業(yè)人員調(diào)整。加強(qiáng)施工監(jiān)督，增加支撐馬扎數(shù)量及剛度，保證板鋼筋位置。

6 結(jié)語

通過以上兩個(gè)實(shí)例的探析可以大致總結(jié)出高速路收費(fèi)站樹狀管桁架雨棚的施工技術(shù)，首先要非常重視雨篷的穩(wěn)定性，在選材，計(jì)算結(jié)構(gòu)系數(shù)，設(shè)計(jì)理念方面加以控制，其次要注意精確計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)系數(shù)，管桁架的制作和運(yùn)輸。最后要注意創(chuàng)新技術(shù)的運(yùn)用，如高空低溫環(huán)境下焊接技術(shù)的運(yùn)用，鋼管相貫切割與組焊技術(shù)，鋼管桁架結(jié)構(gòu)施工工藝研究，大型構(gòu)件吊裝技術(shù)。把以上施工技術(shù)運(yùn)用到高速路收費(fèi)站樹狀管桁架的建設(shè)中就能使整個(gè)工程處于一個(gè)較高的水平狀態(tài)。

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