既有火車站站場改造過渡旅客天橋應用技術

1、 既有火車站站場改造過渡旅客天橋應用技術 摘 要：中國高速鐵路迅速發(fā)展，每個城市把擁有通高鐵車站作為城市名片，有些城市既有火車站受條件限制無法建設高鐵停車站，于是在城市郊區(qū)新建高鐵車站，也有些城市因既有車站的體量夠大，采取對既有車站進行升級改造，滿足高鐵停車要求。廣西柳州火車站在改造新建湘桂鐵路時，在不影響火車運營條件下對既有火車站進行升級改造施工。在火車站進行升級改造過程中，如何即能保證旅客進出站的安全、又能保證施工正常推進是個難題，過渡旅客天橋的建設為拆除原有天橋、在原橋址新建旅客天橋施工提供了旅客臨時進站過渡功能。本文結合實際工程介紹既有站場改造過渡旅客天橋的施工技術，體現(xiàn)施工有序、經(jīng)濟

2、安全，值得此等條件下施工的工程推廣。關鍵詞：高速鐵路 高鐵停車站 升級改造 過渡旅客天橋1工程簡介既有柳州火車站客運站臺為基本站臺至5站臺，客車線路為1道到5道，既有人行天從站房跨基本站臺至5站臺，貨運線路為6道至16道,詳見“圖1 柳州火車站現(xiàn)狀平面布置圖”。改造新建湘桂線鐵路經(jīng)過廣西柳州市并在柳州市設高鐵停車站，柳州火車站采用升級改造既有車站滿足高鐵車站的需要，升級改造方案為：在不影響柳州客運站正常接發(fā)送旅客和不影響既有列車安全通行情況下，通過分階段施工、分階段過渡開通方案，最終實現(xiàn)改擴建基本站臺11站臺，實現(xiàn)改擴建新111道客運線和1216道貨運線。圖1 柳州火車站現(xiàn)狀平面布置圖2站場改

3、造方案及過渡天橋結構比選2.1站場改造方案根據(jù)柳州站總體站場改造及開通方案，共分三個階段實施，第一階段：停運既有(6)(11)道、（14）（16）道；施工新611站臺，施工新611道、1416道,施工跨611站臺新旅客天橋，利用封鎖點施工跨基本站臺新6站臺過渡旅客天橋；客運組織：利用既有（1）（5）道接發(fā)旅客列車，機車行走從既有（5）道通過，利用既有旅客天橋組織旅客進站。第二階段：開通新611道、1416道，開通新611站臺，開通過渡旅客天橋，開通新天橋；停運既有(1)(5)道、（12）、（13）道，停運既有基本站臺5站臺；施工新基本站臺5站臺，施工新15道、12、13道，拆除既有旅客天橋，原

4、位施工跨基本站臺6站臺新旅客天橋；客運組織：利用新611道接發(fā)旅客列車，機車行走從610道通過，利用過渡旅客天橋和跨611站臺新旅客天橋組織旅客進站。第三階段：開通新15道、12、13道，開通新基本站臺5站臺，開通新旅客天橋；利用封鎖點拆除過渡旅客天橋，施工新旅客天橋6站臺右側樓梯。圖2 第一階段施工平面布置圖圖3 第二階段施工平面布置圖圖4 第三階段施工平面布置圖2.2過渡旅客天橋結構比選2.2.1過渡旅客天橋結構基本要求過渡旅客天橋需跨越運行客車線路接觸網(wǎng)線上方1米即橋底凈高8m以上，橋面要求凈寬6米，橋上設雨棚要求人行橋面凈空3m。橋墩設在站臺上，每跨跨越2股道，跨越長度1014米間，橋

5、墩設置不影響侵入限界。建筑耐久年限3年（按臨時建筑考慮），安全等級為三級，建筑耐火等級為二級，天橋屋面防水等級為級。過渡旅客天橋的施工和拆除階段均為既有線施工，跨越線路上方施工必須在封鎖點內(nèi)進行。2.2.2過渡天橋結構形式比選根據(jù)天橋結構基本要求，主要有三種結構形式滿足條件，為鋼筋混凝土橋梁片現(xiàn)澆結構、鋼筋混凝土橋梁片預制結構和鋼結構橋，三種結構的優(yōu)缺點如下：過渡天橋結構形式比選 表1結構形式優(yōu)點缺 點工期（天）費用 （萬元）鋼筋混凝土橋梁片現(xiàn)澆結構1）不需要大型吊裝設備；2）場地要求不高；1）現(xiàn)澆梁片支架搭設困難；2）混凝土等強時間長；3）對行車干擾大；4）既有線拆除困難且拆除后圬工需處理；

6、5）建設拆除成本高。115550鋼筋混凝土橋梁片預制結構1）梁片預制與下構施工同步，節(jié)省時間1）需設梁片預制場，需采用大型吊裝設備；2）既有線拆除困難且拆除后圬工需處理；3）需要提供吊車作業(yè)場地；4）建設拆除成本高。90580鋼結構橋1）鋼結構易安裝、易拆除，線路封鎖時間短，對行車干擾??；2）鋼結構可提前預制，結構拼裝后不需等強，節(jié)省時間；3）拆除的鋼結構材料可回收利用，減少成本。1）需設鋼構件預制場，采用吊裝設備時間長；2）需要提供吊車作業(yè)場地。70440根據(jù)以上的比選，選擇鋼結構橋施工工期短，花費成本低，還有行車干擾小、施工難度小等優(yōu)點，因而采用鋼結構橋進行過渡橋結構施工。2.2.3鋼結構

7、橋方案2.2.3.1主要構造過渡天橋自下而上由獨立基礎、柱式墩、貝雷主縱梁、橫梁等組成。2.2.3.2各主要構件功能基礎:采用獨立基礎，基礎內(nèi)預埋地腳螺栓。支墩:采用鋼管柱式墩支撐,鋼管為直徑360mm、厚度10mm螺旋管，鋼管支墩間設14槽鋼剪刀撐。支墩連結橫梁:兩根支墩頂端設36b工字鋼橫梁連結。貝雷主縱梁:貝雷梁是膺架的跨越承重梁，采用國產(chǎn)交通戰(zhàn)備用321鋼梁（俗稱“貝雷梁”），規(guī)格為150300（cm）的普通型，在使用過程中不得電焊和燒傷，其相互間或與其他構件的連接均一律采用螺栓、u型卡連接。每一榀組成一組即1個承重梁單元，兩單元間每間隔1榀用與單元相同的連接片連接，將所有承重梁聯(lián)成一

8、個整體，以增強整體穩(wěn)定性。分布橫梁:貝雷主縱梁上分布2排16工字鋼為橫梁。人行面板:上面滿鋪防滑鋼板作為旅客進出站的過渡天橋人行面板。雨棚:過渡天橋頂及兩側設擋雨棚，采用鋼管立柱+矩形鋼焊接成骨架，上面采用彩鋼瓦覆蓋，彩鋼瓦與矩形鋼骨架采用自攻螺絲固定,立柱采用u型螺栓固定在貝雷梁上，矩 形鋼骨架與鋼管立柱焊接成整體。圖5 過渡旅客天橋立面布置圖圖圖6 過渡旅客天橋剖面圖3 過渡旅客天橋結構驗算根據(jù)現(xiàn)場實測布置，過渡旅客天橋總長122.5m，跨越站臺最大跨度12.4m。3.1橫梁計算3.1.1材料性質16橫梁（間距0.4m，2排布置），截面慣矩ix=1130cm4，截面抗矩wx=141 cm3

9、，截面面積a=26.1 cm2。容許彎曲應力=145mpa,容許剪應力=85mpa,彈性模量e=2.1*105mpa。3.1.2承受荷載橫梁間距為40cm(即16順縱梁間距),按簡支梁計算（1)恒載q1：設計人群荷載：g1=4.5kn/m2;3mm花紋鋼板自重荷載(25.6kg/m2):g2=25.6*9.8/1000=0.251 kn/m2;共計g=4.5+0.251=4.751 kn/m2q1 =4.751*0.4=1.90 kn/m工字鋼自重荷載（20.5kg/m）q2=0.41 kn/m（2)活載q3：不考慮3.1.3受力驗算（1)荷載組合q=1q1+2q2式中：1、2分別為荷載組合的

10、恒載與活載分項系數(shù),分別取1.35和1.4則,q=1.35(1.9+0.41)+1.40=3.119kn/m;（2)驗算抗彎應力驗算:彎矩,mmax=1/8ql2=1/83.11962=14.033kn.m= mmax/w=14.0331000/141=99.527=145mpa，滿足要求！抗剪應力驗算:最大剪力,qmax=ql/2=3.1196/2=9.357kn=1.5q/a=1.59.35710/26.1=5.378=85mpa ,滿足要求!剛度驗算(只計恒載) :f=5ql4/(384ei)=53.11964/(23842.11080.0000113)=11.0mmf=l/400=60

11、00/400=15mm，滿足要求！3.2貝雷片承重梁貝雷梁支架荷載計算（取最大跨度12.4米檢算）（1）貝雷梁支架受力模型1240cm桁架片力學性質計算簡化成單桿系可采用：ix685.1210-8m4，y0.0028m，截面積a146.4510-4m。（2）貝雷梁荷載情況及荷載計算：設計人群荷載+3mm花紋鋼板自重荷載(25.6kg/m2)：q1=4.7513=14.253 kn/m工字鋼（16）橫梁自重（20.5kg/m）：q2=2.5220.59.83/1000=3.014 kn/m貝雷片等自重取q3=1.0kn/m；將以上（1項+2項+3項）1.2簡化為均布荷載。將（1項+2項+3項）考

12、慮1.2的安全系數(shù)。荷載組合： q=（14.253+3.014+1.0）1.21.2=26.304kn/m（3）單排單層貝雷梁有關技術參數(shù)：單排單層貝雷梁i=250497.2cm4，e=2105mpa，w=3578.5cm3容許彎矩：m=788.2knm,容許剪力q=245.2kn（4）受力驗算：貝雷梁布置按照跨度12.4米的簡支梁計算，驗算的最大不利荷載計算。（5）彎矩驗算：跨中最大彎矩值mmax=ql2/8=26.30412.412.4/8=505.572 knm貝雷梁的排數(shù)n=mmax/ m = 505.572/788.2=0.641排（6）剪力驗算：支座最大剪力rmax=ql/2=26

13、.30412.4/2=163.085kn貝雷梁的排數(shù)n=rmax/r=163.085/245.2 =0.665排考慮到貝雷梁自身重量對彎矩和剪力產(chǎn)生的影響，n?。簄=1排符合要求。（7）撓度計算：f=5ql4/384eil/400=2.5cmf=5*26.304*12.44/(384*1000*2.1*105*0.002504972)=1.5cm1240/400=3.1cm撓度符合要求。3.3鋼管立柱3.3.1材料性質直徑360、厚度10mm螺旋管，q235鋼材；截面慣矩ix=16850.717cm4，截面面積a=109.956 cm2，慣性半徑i=(ix/a)1/2=12.379 cm； 每

14、m重量為86.315kg；立柱計算長度l0=7.0m。容許彎曲應力=140mpa。3.3.2荷載（1)上部傳遞的軸力n1=ql/2=26.30412.4/2=163.085 kn（2)鋼管自重n2=786.31510/1000=6.04 kn（3)總軸力n=n1+n2=169.125 kn3.3.3驗算（1）強度驗算單根鋼管支墩360mm10mm，其承受的允許壓力n=d=3.140.360.010140000=1583knn=169.125kn故滿足強度要求。（2）穩(wěn)定性驗算鋼管的回轉半徑為i=（i/a）0.5=0.124m長細比17/0.124=56.45150式中： 桿件長度系數(shù),取0.5

15、 桿件幾何長度，取700cm查鋼結構設計規(guī)范gb50017-2003，=0.894計算壓桿的應力169.125/（0.894109.9560.00011000）=17.205mpa140mpa故穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。3.4基礎混凝土驗算(1）上部傳遞總荷載n=169.125 kn(2）作用在混凝土面應力計算（采用c25混凝土，立柱底部加600*600*16定位鋼板）=169.125/(0.60.61000)=0.47mpa25mpa故混凝土強度滿足規(guī)范要求。3.5地基承載力驗算經(jīng)現(xiàn)場測試地基土承載力為120kpa。3.5.1荷載（1）上部傳遞總荷載n=169.125 kn（2）混凝土荷載（基礎采

16、用1.5*1.5*1m獨立基礎）n3=2.5*1.5*1*5*1=5.626 kn（3）混凝土荷載（基礎采用2.0*1.5*1m獨立基礎）n4=2.5*2.0*1*5*1=7.5 kn3.5.2地基應力驗算作用于土層的地基應力：1=（n+n3）/a=(169.125+5.626)/(1.5*1.5)=0.078mpa=78kpa2=（n+n4）/a=(169.125+7.5)/(2.0*1.5)=0.059mpa=59kpa故要求開挖基坑地基承載力要達到78kpa，滿足要求。4施工要點4.1確保安全施工要點過渡旅客天橋跨越股道均為電氣化鐵路，有接觸網(wǎng)且過渡天橋橋面鋼結構底距接觸網(wǎng)線為0.6m，

17、火車站內(nèi)不對能單股道線路的接觸網(wǎng)進行斷電，施工前對接觸網(wǎng)線作絕緣處理，吊作業(yè)時，注意與接觸網(wǎng)的安全距離?；A施工為臨近既有線施工，基礎施工時做到材料不侵線、場完料清。橋面吊裝施工需在封鎖點內(nèi)進行施工，橋面鋪裝和雨棚施工前在橋底設兜網(wǎng)措施避免高處墜落影響既有線。吊裝時的鋼構件，盡量先拼裝成大型構件，減少現(xiàn)場吊裝次數(shù)和拼裝時間，必須在封鎖點內(nèi)完成吊裝施工計劃，避免影響列車運行。4.2確保質量施工要點鋼構件在構件預制場按施工圖結構尺寸下料，加工件的材質、規(guī)格、數(shù)量和加工質量符合規(guī)范要求，組件連接接觸部位和沿焊縫邊緣每邊3050mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等需清除干凈。構件在組裝平臺及拼裝模上進行組裝

18、，組裝前應進行構件矯正，以保證構件組裝的精度。組裝的允許偏差表：類 型項 目允許偏差(mm)焊接鋼梁高 度2.0中心偏移2.0垂直度（）b/100且不大于2.0采用鉆孔制孔方法，螺栓鉆孔直徑比螺栓直徑大2.0mm。4.3確保時間節(jié)點要點需制定好每個封鎖點的施工計劃，每個封鎖計劃需詳細計算吊車等大型機械進出場和安裝就位時間、吊車吊裝構配件時間、構配件栓接或焊接時間等，每個施工步驟都詳細到分鐘，按正常的施工計劃并預留20分鐘以上時間機動時間做為封鎖計劃時間。當施工過程中某個步驟使用時間超時，要及時分析原因，采取有效措施避免封鎖點內(nèi)無法完成施工任務，一但出現(xiàn)施工超時跡象，及時與車站調(diào)度聯(lián)系是否可以延長封鎖時間，當確定時間不夠又不能延長施工時間時，及時終止施工計劃，做好臨時結構加固，等待下次施工封鎖計劃點。5結語柳州火車站站場改造已經(jīng)建成5年，過渡旅客天橋在站場升級改造期間有效的為旅客進站作過渡功能，現(xiàn)已功成身退。在此工程中