鐵路站房鋼結(jié)構(gòu)施工過程監(jiān)測(cè)與分析

1、<p>　　鐵路站房鋼結(jié)構(gòu)施工過程監(jiān)測(cè)與分析</p><p>　　摘要：本文主要闡述了鐵路站房結(jié)構(gòu)的相關(guān)概念，分析了鐵路站房鋼結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)方法，同時(shí)以工程實(shí)例進(jìn)行了進(jìn)一步的說明。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：鐵路站房；鋼結(jié)構(gòu)；工程監(jiān)測(cè) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>

2、;　　引言 </b></p><p>　　對(duì)于鐵路站房這類空間結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)而言，其平面面積比較大，測(cè)點(diǎn)數(shù)量較多且分散，因此，為其施工的監(jiān)測(cè)帶來了一定的困難。若采用有線監(jiān)測(cè)設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上布設(shè)大量線纜大大增加了監(jiān)測(cè)費(fèi)用，也影響了施工的正常進(jìn)行，所以，我們要不斷地發(fā)展新技術(shù)，提高其施工效率，保證施工質(zhì)量。 </p><p>　　1、鐵路站房結(jié)構(gòu)概述 </p>&l

3、t;p>　　鐵路站房是隨著鐵路的誕生而產(chǎn)生的，當(dāng)前，隨著鐵路在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中作用的逐漸加大，使得鐵路站房的功能特點(diǎn)與其建筑形式也不斷變化。最近幾年，在我國大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)中，鐵路建設(shè)中的鐵路站房的建設(shè)已成為一個(gè)重要的組成部分。新時(shí)期鐵路站房是集鐵路、軌道交通、公交、出租車等多種交通方式于一體的綜合交通樞紐，其建筑形式多種多樣，有著較大的跨度規(guī)模，也有著比較復(fù)雜的體型體系。而利用跨度、大柱網(wǎng)的空間結(jié)構(gòu)體系能夠滿足鐵路站房獨(dú)特的空間形態(tài)和建

4、筑功能需求。 </p><p>　　新時(shí)期鐵路站房結(jié)構(gòu)體系構(gòu)思巧妙，建筑形式非常新穎，實(shí)現(xiàn)了建筑空間形態(tài)與結(jié)構(gòu)空間的完全結(jié)合。新時(shí)期站房結(jié)構(gòu)在借鑒發(fā)達(dá)國家鐵路站房發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上運(yùn)用了新的高強(qiáng)輕質(zhì)材料，新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和新的施工工藝等。這些新的方法和技術(shù)使得站房結(jié)構(gòu)具有更輕更柔、空間跨度和懸挑越來越大、支撐結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、樓面形狀越來越不規(guī)則等特點(diǎn)。 </p><p>　　新時(shí)期鐵路站房采

5、用“橋建合一”的建筑形式。所謂“橋建合一”主要是指站房結(jié)構(gòu)中間層架設(shè)軌道橋梁，支撐于直接伸入地面的橋墩上，上層結(jié)構(gòu)（包括候車大廳樓面、雨棚、屋蓋結(jié)構(gòu)等）通過軌道橋梁上的豎向結(jié)構(gòu)來支撐，下層（軌道以下）設(shè)置出站廣場(chǎng)、出租車及地鐵等。這祥的設(shè)計(jì)滿足了 “以人文本、以流為主”的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了上層進(jìn)下層出、零換乘的目標(biāo)。 </p><p>　　2、鐵路站房鋼結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)方法分析 </p><p

6、>　　2.1、施工監(jiān)測(cè)的基本方法 </p><p>　　2.1.1、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè) </p><p>　　施工階段關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力監(jiān)測(cè)是施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，對(duì)于任何結(jié)構(gòu)，其施工階段關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力隨施工的不斷進(jìn)行都將發(fā)生不同程度的變化。在某個(gè)施工階段，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力真實(shí)值是否和理論計(jì)算值一致，關(guān)鍵構(gòu)件的受力是否處于安全范圍是施工監(jiān)測(cè)的核心問題。 </p><p>　　鐵

7、路站房鋼結(jié)構(gòu)由于體量和面積較大，其施工是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用方便、可靠和耐久的傳感器非常重要。應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩種。直接測(cè)量法是利用應(yīng)力傳感器直接測(cè)試構(gòu)件應(yīng)力，間接測(cè)試法是先利用各種應(yīng)變傳感器測(cè)量構(gòu)件某個(gè)方向的應(yīng)變，再通過構(gòu)件材料的彈性模量換算成構(gòu)件的應(yīng)力。目前，工程實(shí)踐中應(yīng)力監(jiān)測(cè)一般采用間接測(cè)試法，主要有電阻式應(yīng)變片傳感器、振弦式應(yīng)變傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器等。 </p><

8、;p>　　2.1.2、結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè) </p><p>　　鐵路站房鋼結(jié)構(gòu)一般采用整本吊裝和整體提升的施工工藝，吊裝或提升對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隨機(jī)振動(dòng)荷載，其動(dòng)力放大效應(yīng)有時(shí)候往往遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)在正常使用下的響應(yīng)，由此可見，振動(dòng)問題在施工過程中不可忽視，其重要性和必要性也顯而易見。結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試方法主要有自由振動(dòng)法、強(qiáng)迫振動(dòng)法以及脈動(dòng)法。在實(shí)際工程中一般采用脈動(dòng)法，即環(huán)境激勵(lì)法。該方法是利用高靈敏度傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)信號(hào)

9、故大，借助于隨機(jī)信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的測(cè)試。該方法無需專門的激勵(lì)設(shè)備，在自然環(huán)境激勵(lì)下，對(duì)結(jié)構(gòu)敏感部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試即可得到結(jié)構(gòu)響應(yīng)，具有快速、無損傷、不影響正常施工等特點(diǎn)。 </p><p>　　2.2、基于無線傳感技術(shù)的施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng) </p><p>　　對(duì)于有線監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，隨著工程結(jié)構(gòu)的面積、高度及跨度越來越大，需要布置大量的線纜來傳輸信號(hào)，由此引發(fā)的安裝、檢測(cè)和排除線纜故

10、障等工作比較繁重和困難。尤其是在施工階段，施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜，線纜常會(huì)遭到不可預(yù)料的損壞，需要不定期排查檢修，大大增加了費(fèi)用，同時(shí)也造成了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)短期中斷。對(duì)于鐵路站房結(jié)構(gòu)，建筑規(guī)模和面積較大，施工監(jiān)測(cè)中需要布設(shè)的測(cè)點(diǎn)數(shù)量較多，相應(yīng)的設(shè)備安裝、日常維護(hù)檢修等費(fèi)用大幅增加，與此同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上布設(shè)大量線纜也影響了族工的正常進(jìn)行。近年來，無線傳感技術(shù)發(fā)展迅速，鑒于無線通訊設(shè)備易于安裝、無需布置線綴、節(jié)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系靈活等特點(diǎn)，無線傳感技術(shù)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

11、中應(yīng)用越來越廣泛。鐵路站房鋼結(jié)構(gòu)覆蓋面積極大，安裝測(cè)點(diǎn)種類和數(shù)量很多，如何有效組織傳輸傳感器采集到的數(shù)據(jù)就顯得尤為重要。現(xiàn)階段在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域主要有以下四種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： </p><p><b>　　圖1 </b></p><p><b>　　3、工程實(shí)例 </b></p><p>　　杭州鐵路東站主站房平面尺寸284

12、.7m×514.8m建筑面積,15.5萬m2建成后將成為全國最大的火車站之一。鋼結(jié)構(gòu)部分包含地下部分,高架候車層和屋蓋三大部分。其中，地下部分包括大直徑鋼管柱,軌道層大截面焊H型鋼鋼骨和縱橫梁格；高架候車層包括大跨度型鋼桁架和型鋼梁；屋蓋支撐體系包括復(fù)雜的變截面橢圓鋼柱以及東西兩端巨型格構(gòu)式鋼柱、屋蓋系統(tǒng)主要為管桁架結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　　該站房柱網(wǎng)尺寸大，且各層柱網(wǎng)變化明顯，結(jié)構(gòu)體系多樣，豎

13、向剛度變化大，部分豎向構(gòu)件應(yīng)力復(fù)雜；同時(shí)，屋蓋桁架多處采用了整體提升的施工工藝，整體提升控制難度高。因此，有必要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工階段的受力性能進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。 </p><p>　　3.1、利用振弦式應(yīng)變計(jì)的監(jiān)測(cè) </p><p>　　本工程采用振弦傳感器對(duì)鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的應(yīng)變和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過應(yīng)變和溫度數(shù)據(jù)，自動(dòng)修正溫度對(duì)傳感器的影響，根據(jù)修正后的應(yīng)變獲得鋼結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)力。振弦式應(yīng)變計(jì)主要是

14、指一種用振弦來進(jìn)行測(cè)量的應(yīng)變傳感器，此種應(yīng)變計(jì)以其傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，非常方便計(jì)算機(jī)處理或代手段的電路調(diào)理。此種方法在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中跟蹤監(jiān)測(cè)的應(yīng)用主要是通過觀察弦振頻率與弦張力的變化情況來對(duì)相關(guān)測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變情況進(jìn)行記錄。在進(jìn)行測(cè)量的過程中，首先需要將鋼弦固定在兩塊焊接于等待監(jiān)測(cè)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件之上的安裝塊中間，安裝塊的運(yùn)動(dòng)變化方式是對(duì)機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體即構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)，此時(shí)安裝塊的變化則會(huì)引

15、起固定與安裝塊之間的鋼弦張力的變化，鋼弦的張力發(fā)生變化將會(huì)引起連接鋼弦的電磁線圈的變化，電磁線圈通過對(duì)鋼弦進(jìn)行激振，利用機(jī)械振動(dòng)使鋼弦獲得一定形式和大小的振動(dòng)量，進(jìn)而對(duì)其振動(dòng)的頻率進(jìn)行測(cè)量，將變化的張力進(jìn)行記錄。 </p><p><b>　　3.2、測(cè)點(diǎn)布置 </b></p><p>　　通過施工全過程的模擬分析，確定施工監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵部位為支撐屋蓋體系的傾斜橢圓鋼柱

16、、巨型格構(gòu)柱、商業(yè)夾層與斜柱交界處以及屋蓋桁架。這關(guān)鍵部位在施工階段考慮如下因素。 </p><p>　?。?）傾斜橢圓鋼柱。傾斜橢圓柱從高架層樓面貫通至屋蓋，中間還有商業(yè)夾層，吊裝或提升使得鋼柱荷載越來越大。 </p><p>　?。?）巨型格構(gòu)柱。兩端巨型格構(gòu)柱為整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)，形狀獨(dú)特，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，計(jì)算難以模擬，故柱腳以及拐角復(fù)雜節(jié)點(diǎn)成為主要監(jiān)測(cè)部位。 </p>

17、<p>　?。?）巨型格構(gòu)柱。兩端巨型格構(gòu)柱為整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)，形狀獨(dú)特，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，計(jì)算難以模擬，故柱腳以及拐角復(fù)雜節(jié)點(diǎn)成為主要監(jiān)測(cè)部位。 </p><p>　?。?）屋蓋桁架。施工過程中屋蓋分塊整體提升以周圍主桁架為著力點(diǎn)，結(jié)構(gòu)體系隨施工在不斷轉(zhuǎn)換，提升時(shí)產(chǎn)生動(dòng)力荷載，這使得施工階段的受力與成型后的受力不一致。同時(shí)，屋蓋結(jié)構(gòu)中部分桁架體量及跨度大，跨中應(yīng)力較大，故桁架跨中成為監(jiān)測(cè)的主要對(duì)

18、象。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　總而言之，新時(shí)期鐵路站房均采用大跨度、大柱網(wǎng)的空間結(jié)構(gòu)，其施工工序復(fù)雜，結(jié)構(gòu)成形后受力狀態(tài)可能與設(shè)計(jì)計(jì)算模型所得到的預(yù)期受力狀態(tài)存在一定偏差，因此，我們應(yīng)該選用合理的監(jiān)測(cè)技術(shù)，減少誤差，進(jìn)而使施工順利進(jìn)行。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b&