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鋼結構施工過(guò)程監測與研究

作者:段其磊 王朝陽(yáng) 劉紅軍 譚神洲 甘 霖    
時(shí)間:2013-01-10 16:29:25 [收藏]
鋼結構施工過(guò)程監測與研究
    關(guān)鍵詞:鋼結構 施工 過(guò)程

    [摘 要] 武漢火車(chē)站鋼結構包括中央站房結構、樓面結構、雨棚結構和附屬結構。中央站房為大跨度空間雙曲雙拱結構,主拱支撐最大距度達116m,在安裝過(guò)程中桁架自身柔性較大,除了進(jìn)行施工模擬計算外,本項目還對施工全過(guò)程進(jìn)行了實(shí)時(shí)監測,確保施工過(guò)程的安全。
    [關(guān)鍵詞] 監測內容    位移監測    應變監測

    1  概述
          武漢站鋼結構采用“大型滑移胎架、高空原位安裝法”進(jìn)行施工,即在結構原位下方分區搭設大型滑移胎架支撐體系,結構部件吊至高空組對安裝,結構單元片區形成整體穩定后,胎架滑移至下一區間施工。
          滑移法雖然在工程已有很多應用,但武漢站鋼結構體系十分復雜,分區安裝卸載也給施工提出了更高的要求,因此利用振弦式表面應變計監測技術(shù),對施工中一些重要階段進(jìn)行了實(shí)時(shí)監測,確保了施工過(guò)程的安全性。
          2  監測目的
          施工監測的目的就是根據實(shí)際的施工工序,以及現場(chǎng)獲取的參數和數據,對結構進(jìn)行實(shí)時(shí)理論分析和結構驗算,對每一施工階段,根據結構分析驗算結果確定施工誤差狀態(tài),采用預警體系對施工狀態(tài)進(jìn)行安全度評價(jià)和災害預警,給施工過(guò)程提供決策性技術(shù)依據,從而正確的輔助施工,確保結構線(xiàn)形與受力狀態(tài)符合設計要求。
          武漢站施工監測包含位移監測和應變監測:
          位移監測主要是各控制點(diǎn)的坐標及變形控制,防止在鋼結構吊裝施工過(guò)程中出現與理論值相差較大的轉角和位移,施工完成后,各主控點(diǎn)的坐標和變形要滿(mǎn)足設計要求。位移監測的目的主要就是通過(guò)各監測點(diǎn)的測量,得出各監測點(diǎn)吊裝后實(shí)測坐標或位移,并與控制值進(jìn)行對比,得出結構在各工況下的位移變化,然后提交監測數據給施工單位。
          應變監測的主要部位是設計和ANSYS施工過(guò)程模擬計算結果中應力較大的節點(diǎn)、弦桿、鋼梁等,通過(guò)對這些最不利位置應變的實(shí)時(shí)監測,以達到使結構施工完成之后能符合理論設計值,從而保證結構的安全性。

    3  位移監測

    3.1  中央站房位移監測點(diǎn)
          中央站房由拱、桁架結構組成,跨度都較大,外形均為弧線(xiàn),整個(gè)結構外形成波浪狀。施工過(guò)程中位移較大和位移控制較嚴格的點(diǎn)主要集中在主拱的拱腳、1/4跨和拱頂,半拱斜立柱的柱頂、柱腳,主拱的V撐,屋面下弦部分控制點(diǎn),詳見(jiàn)圖1~2所示。

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    圖1 J軸主拱位移測點(diǎn)布置圖
     
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    圖2 桁架位移測點(diǎn)布置圖

    3.2  樓面位移監測點(diǎn)
          樓面分為18.8m樓面和25m樓面,其結構采用鋼柱—實(shí)腹梁框架結構,樓板為壓型鋼板-混凝土結構組合樓板。施工過(guò)程中位移應嚴格控制的點(diǎn)主要集中在樓面變形縫和主梁的的柱頂和柱腳,詳見(jiàn)圖3。
     

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    圖3 樓面位移測點(diǎn)布置圖
     

    4  位移監測
          4.1  中央站房應變監測點(diǎn)
          中央站房結構施工過(guò)程中應力較大部位主要集中在主拱落地V撐,存在短立柱的主拱V撐,中央站房屋面上部分弦桿以及鑄鋼節點(diǎn)上,詳見(jiàn)圖4~5。
     

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    圖4  F軸半/主拱應變測點(diǎn)布置圖
     
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    圖5 桁架應變測點(diǎn)布置圖

    4.2  樓面應變監測點(diǎn)
          樓面施工過(guò)程中應力較大部位主要集中在部分主梁的跨中、懸挑端的根部,電梯井柱在地面以上0.3m處及電梯井在10.25~18.8m之間的斜撐,詳見(jiàn)圖6~7。
     

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    圖6 18.8m樓面應變測點(diǎn)布置圖
     
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    圖7  電梯井斜撐應變監測布置


          5  監測頻率及時(shí)機
          鋼結構施工監測時(shí)間極為重要,監測時(shí)間不正確將得不到正確的數據,也無(wú)法指導施工。
          施工期間中央站房、樓面等部分的監測數據的采集工況詳見(jiàn)表1。
     

    表1 武漢站施工過(guò)程監測工況統計表

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    6  結論
          通過(guò)對武漢站鋼結構施工全過(guò)程施工監測,并于施工模擬分析對比,數值相差不大,可以證明,結構的安裝過(guò)程是合理的、可控的,這為今后的大跨度鋼結構施工監測提供了參考和依據。

    參 考 文 獻
          【1】 尹德鈺。 網(wǎng)殼結構設計。             北京:中國建筑工業(yè)出版社,1996
          【2】 董繼斌。雙層柱面網(wǎng)殼選型與設計。    鋼結構, 1997
          【3】 《建筑結構設計術(shù)語(yǔ)和符號標準》     GB/T50083-97             
          【4】 《建筑結構可靠度設計統一標準》      GB 50068-2001
          【5】 《建筑結構荷載規范》                GB 50009-2001
          【6】 《鋼結構設計規范》                  GB 50017-2003

          作者簡(jiǎn)介:段其磊,中建鋼構武漢分公司,原武漢新火車(chē)站項目技術(shù)部副經(jīng)理
          聯(lián)系地址:武漢市武珞路456號新時(shí)代商務(wù)中心40層,430070
          聯(lián)系電話(huà):18627808363
          段其磊,王朝陽(yáng),劉紅軍,譚神洲,甘  霖
          (中建鋼構有限公司,廣東 深圳,518040)

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