郭增鋒
山西四建集團(tuán)有限公司(030000)
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)因其跨越正在運(yùn)營(yíng)的鐵路線,鐵路運(yùn)營(yíng)窗口給施工留設(shè)的間隙較小,不能滿足大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)跨越鐵路線多次拼裝時(shí)間。超長(zhǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元相互獨(dú)立,就需要多次跨越鐵路線進(jìn)行基準(zhǔn)跨網(wǎng)格的合龍,且每一次進(jìn)行基準(zhǔn)跨的拼裝都需要單獨(dú)申請(qǐng)拼裝窗口時(shí)間,這就會(huì)直接影響鐵路線的運(yùn)營(yíng),造成跨越鐵路營(yíng)運(yùn)線的超長(zhǎng)大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)合龍難度極大,拼裝時(shí)間較長(zhǎng),實(shí)施成本高,安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)極高,且直接影響鐵路營(yíng)運(yùn)線的施工。
針對(duì)此進(jìn)行研究,得到網(wǎng)架懸拼散裝跨伸縮縫施工方法[1]。該方法可以有效減少網(wǎng)殼跨鐵路營(yíng)運(yùn)線合龍次數(shù),減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響。
某鐵路專用線防塵封閉鋼網(wǎng)殼工程,結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)988 m,跨度89 m,設(shè)六道變形縫,四角錐螺栓球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),投影面積87 594.8 m2,是大型的跨鐵路螺栓球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)工程。網(wǎng)殼沿縱向覆蓋范圍內(nèi)橫跨兩條正在運(yùn)營(yíng)的鐵路線(如圖1、圖2 所示)。施工期間,鐵廠正常裝卸鐵粉,每日施工間隙僅6 h,施工工期為2 個(gè)月,施工難度較大。
圖1 施工期間橫跨鐵路線
圖2 施工場(chǎng)地條件
針對(duì)超長(zhǎng)大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)多伸縮縫的特點(diǎn),設(shè)計(jì)可拆式伸縮縫連接桿件,將結(jié)構(gòu)兩側(cè)網(wǎng)格單元臨時(shí)連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)一個(gè)基準(zhǔn)跨拼裝完成多個(gè)網(wǎng)格單元的拼裝。桿件的選擇原則上采用結(jié)構(gòu)相同材料,按照驗(yàn)算結(jié)果提前在伸縮縫兩側(cè)螺栓球部位增設(shè)螺栓孔[2]。
采用3D3S 軟件建立網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體模型,將伸縮縫的上弦、下弦及腹桿采用結(jié)構(gòu)中現(xiàn)有截面的桿件連接起來(lái),進(jìn)行連接桿件的驗(yàn)算(如圖3 所示)。確定螺栓孔的位置、臨時(shí)桿件的長(zhǎng)度、錐頭、套筒、頂絲、螺栓等的型號(hào)規(guī)格。
圖3 跨伸縮縫桿件連接示意
臨時(shí)連接桿件與網(wǎng)架桿件同時(shí)進(jìn)行加工,腹桿相交處需留設(shè)相貫切口,采用相貫線進(jìn)行切割。安裝時(shí)采用專用扳手,腹桿相交處采用坡口焊,焊縫等級(jí)同桿件與錐頭連接焊縫。待整個(gè)網(wǎng)架安裝完成后進(jìn)行伸縮縫連接桿件的拆除?;鶞?zhǔn)跨就位后,網(wǎng)殼在空中進(jìn)行散拼,跨越伸縮縫部位通過(guò)臨時(shí)結(jié)構(gòu)桿件直接過(guò)渡,直至整個(gè)網(wǎng)殼空中散拼完畢(如圖4所示)。
圖4 跨伸縮縫拼裝
針對(duì)大跨度螺栓球網(wǎng)殼跨越多條鐵路線的施工難點(diǎn),采用基準(zhǔn)跨順鐵路線方向拼裝、旋轉(zhuǎn)就位、高空拼接工藝,實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間窗口快速合龍。
基準(zhǔn)跨拼裝方式為“雙側(cè)拼裝,一側(cè)地面散拼,空中旋轉(zhuǎn)對(duì)接”的施工方法。將基準(zhǔn)跨分為兩段,一段在支座上進(jìn)行續(xù)拼,另一側(cè)在地面放樣后設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn),順鐵路線在地面上進(jìn)行拼裝。當(dāng)兩段網(wǎng)架拼裝至最后2~3 個(gè)單元網(wǎng)格時(shí),順鐵路拼裝網(wǎng)格單元整體旋轉(zhuǎn),兩側(cè)網(wǎng)格空中合龍[3]。
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力根據(jù)施工工況的不同,會(huì)發(fā)生較大的變化。在模擬分析中,選取不同施工階段的位移敏感點(diǎn)(下弦球處),提取其在自重作用下的豎向位移,作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的參考值。實(shí)測(cè)變形值小于模擬變形控制值則結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程可靠,精度滿足要求(如圖5、圖6 所示)。
圖5 基準(zhǔn)網(wǎng)格拼裝
圖6 網(wǎng)格變形分析與實(shí)測(cè)值
縱向網(wǎng)殼安裝完成后,再進(jìn)行山墻網(wǎng)格安裝。山墻網(wǎng)架采用散拼法進(jìn)行,首先從靠近網(wǎng)殼支座處由底部往頂部開(kāi)始安裝,第一列網(wǎng)格安裝完成后,再安裝第二列網(wǎng)格,采用由頂至底的安裝方法依次往山墻另一端進(jìn)行安裝(如圖7 所示)。
圖7 山墻網(wǎng)格安裝
螺栓球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),其支點(diǎn)(柱網(wǎng))為2~3個(gè)網(wǎng)格及6~12 m 不等。安裝至無(wú)支點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)時(shí),設(shè)置臨時(shí)拔桿進(jìn)行過(guò)渡,防止該部位網(wǎng)格變形。連接方式為在桿頂端一側(cè)焊接倒鏈掛點(diǎn),拔桿安裝于網(wǎng)格球相鄰的位置,安裝完后及時(shí)用倒鏈抱拉網(wǎng)格球。柱網(wǎng)網(wǎng)格內(nèi),兩個(gè)網(wǎng)格設(shè)置一個(gè)臨時(shí)拔桿(如圖8 所示)。
圖8 臨時(shí)拔桿施工示意圖
基準(zhǔn)跨安裝完成后,網(wǎng)架每向前安裝一排,對(duì)基準(zhǔn)跨處網(wǎng)格球節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及支座位移進(jìn)行監(jiān)測(cè),選一端支座為監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
每個(gè)網(wǎng)格拼裝完成后用全站儀測(cè)量各支座點(diǎn)高程,經(jīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足要求后方可進(jìn)行下一網(wǎng)格的拼裝。網(wǎng)架拼裝過(guò)程中,采用紅外線測(cè)距儀進(jìn)行同步觀測(cè)控制。
為保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性,網(wǎng)殼在拼裝過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行撓度檢測(cè)。首先在網(wǎng)架拼裝過(guò)程中,跟蹤測(cè)量網(wǎng)架四等分點(diǎn)撓度,超出正常值時(shí)及時(shí)調(diào)整[4]。其次,在網(wǎng)架整體就位后,進(jìn)行一次撓度檢測(cè)并記錄。檢測(cè)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)撓度變形超出正常值時(shí),應(yīng)停止施工,及時(shí)通報(bào)設(shè)計(jì)人員并分析原因,采取措施。最后屋面板安裝完成后再進(jìn)行一次撓度檢測(cè)并記錄。
針對(duì)超長(zhǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分段多的特點(diǎn),采用跨伸縮縫施工技術(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)基準(zhǔn)跨完成全部分段,有效減少網(wǎng)殼跨鐵路合龍次數(shù),減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響。
針對(duì)大跨度螺栓球網(wǎng)殼跨越多條鐵路線的施工難點(diǎn),采用基準(zhǔn)跨順鐵路線方向拼裝、旋轉(zhuǎn)就位、高空拼接工藝,實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間窗口快速合攏。