某收費站現有結構鑒定分析

張 華

(山西鋼鐵建設(集團)有限公司，山西 太原 030003)

某收費站現有結構鑒定分析

張 華

(山西鋼鐵建設(集團)有限公司，山西 太原 030003)

以某收費站為例，利用MIDAS Gen結構計算分析軟件對該收費站網架結構進行了受力分析，并對分析后的結構提出了處理建議，為處于類似地理位置和受類似地理環境影響的網架結構受力和鑒定分析提供參考。

收費站，網架，可靠性，鑒定分析

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，高速公路對經濟社會發展起到越來越大的支撐作用。作為高速公路基礎設施也得到了大規模快速的發展，其中一些收費站建于存在地質條件差及地質災害影響惡劣的自然環境中，由于地理環境及位置的影響，結構的安全性和可靠性已嚴重降低。因此有必要對收費站收費棚網架結構進行檢測鑒定及承載力驗算，為后續使用提供可靠建議。

1 工程概況

某收費站收費棚建于2009年前后，長為78.70 m，寬為19.80 m，建筑總高度為9.3 m，總建筑面積為1 558.26 m2；該收費棚結構體系為螺栓球節點網架結構，網架形式為正放四角錐網架，網架支承于下部鋼管混凝土柱柱頂，支承方式為下弦平面之下設柱帽的點支承，鋼管混凝土柱下采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎。收費站外觀見圖1，內部現狀見圖2。

2 結構承載力計算

采用MIDAS Gen結構計算軟件對該空間網架結構建模并進行承載能力分析。MIDAS Gen軟件是一款主要面向建筑結構分析與設計的通用有限元分析軟件，根據原設計圖紙及檢測結果，得出計算模型見圖3。結構自重由軟件自動計算，荷載及計算參數的選取依據原設計圖紙和GB 50009—2012建筑結構荷載規范、GB 50017—2003鋼結構設計規范，參數見表1。

在未考慮網架桿件銹蝕、桿件變形、損傷以及截面削弱等不利影響的情況下，桿件強度驗算應力比見圖4。

表1 荷載及設計參數選取

在該網架結構現有變形和位移情況下，部分與網架支座相連桿件的強度驗算應力比(軸向應力比)已大于1，個別桿件強度應力比已大于2，故可知此部分桿件承載力已不滿足規范要求，且支座處變形引起很大的水平支座反力。

依據GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標準第4.3.2條的有關規定，對網架構件的承載能力等級進行鑒定評級，結果見表2。

表2 網架構件的安全性等級評定結果

根據網架承載力驗算結果可知，在網架現有變形情況下，該網架部分桿件的承載力不滿足承載力要求，因此依據GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標準第6.3.2條的有關規定，該網架的安全性等級按照承載功能應評為Du級。

3 檢測結論

經檢測，該收費站收費棚網架結構，部分支座斜桿及個別下弦桿件目前存在明顯的屈曲變形，變形程度已經嚴重危及結構承載安全。經檢測分析，目前該網架結構的變形規律與網架地基不均勻沉降規律完全吻合，由此可見地基不均勻沉降是導致該結構網架桿件出現變形、支座與柱頂分離的主要原因。

4 結構鑒定

依據GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標準第6.2.4條，并結合現場檢測結果，可將該結構地基的安全性按地基變形(建筑物沉降)觀測資料或其上部結構反映的檢查結果評定為Cu級。

根據GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標準第6.3.5條，各類結構不適于繼續承載的側向位移評定標準的要求結合本次傾斜變形觀測結果，且網架結構的部分支座斜桿、下弦桿件出現變形，故該收費站大棚按照側向位移評定標準可直接評為Cu級。

因此，依據GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標準第8.1.2條，該收費站收費棚的靜力安全性等級應評為Dsu級。即目前該收費站收費棚既有結構的安全性能已不滿足國家現行規范要求，為了確保結構正常使用安全，建議盡快采取可靠措施對現有缺陷進行修復。

5 處理建議

5.1 柱基處理

對該收費棚鋼管混凝土柱的地基應立即采取措施，建議采用注漿法對柱基區域進行加固處理，待確認柱基處于穩定狀態后方可對網架結構進行修復處理。

5.2 網架結構修復

桿件及支座的處理：

1)下弦桿件。對需要處理的下弦桿件采用外粘套管的方法進行處理，外粘套管的內徑比原下弦桿件的外徑大10 mm～15 mm。2)屈曲支座斜桿拆換處理。本次桿件拆換處理分三個步驟進行。

b.在上述連接端板下方采用腳手架管搭設臨時支頂格構柱(搭設細節見圖6)。

c.在腳手架頂部鋼板上放置千斤頂對上述下弦球節點進行分級頂升，所有下弦球節點下方千斤頂加載頂升過程應盡量保持同步(按各自加載百分比保持同步)，直至達到各個球節點對應的豎向反力。

a.采用角磨機將該處網架支座鋼底板與格構柱鋼平臺進行切割分離，達到支座卸載效果。

b.切割完畢，待原支座在自由狀態下達到穩定狀態后(即達到消除因格構柱沉降變形引起的網架彈性變形的附加內力效果)，設置臨時支撐。臨時支撐見圖7，垂直于原支座處豎板焊接一20 mm厚鋼板，并在鋼板側翼各焊接3個立耳，在兩個支座立耳下方分別安置1個液壓千斤頂。

c.千斤頂安裝完畢后，兩個千斤頂同時均勻的對網架頂升，兩個千斤頂加載頂升過程應盡量保持同步(按各自加載百分比保持同步)，直至達到各個支座對應的豎向反力。

d.上述支座處理完畢后，對上述支座進行卸載，兩個千斤頂卸載過程應盡量同步(按各自加載百分比同步)，卸載過程中應保證主體結構和臨時支撐結構的內力和位移的變換緩慢平穩。

第三步：對②軸2個支座進行處理。

a.在與②軸2個支座連接的下弦球節點下方均連接一根豎向鋼管，采用螺栓套筒的方式連接，鋼管另一端焊接一塊直徑150 mm的圓形端板(見圖5)。

b.在上述連接端板下方采用腳手架管搭設臨時支頂格構柱，對所有與支座斜桿相連的下弦球節點進行支頂(搭設細節如圖6所示)。

c.在腳手架頂部鋼板上放置千斤頂對上述下弦球節點進行分級頂升，所有下弦球節點下方千斤頂加載頂升過程應盡量保持同步(按各自加載百分比保持同步)，直至達到各個球節點對應的豎向反力。

d.所有桿件及支座均處理完畢后，對上述支座支撐下弦球節點進行卸載，所有下弦球節點下方千斤頂卸載過程應盡量同步(按各自加載百分比同步)，卸載過程中應保證主體結構和臨時支撐結構的內力和位移的變換是緩慢平穩。

[1] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[2] GB 50017—2003，鋼結構設計規范[S].

[3] JGJ 7—2010，空間網格結構技術規程[S].

[4] GB 50023—2009，建筑抗震鑒定標準[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

On verification analysis of existing structures of some toll station

Zhang Hua

(ShanxiIronandSteelConstruction(Group)Co.,Ltd,Taiyuan030003,China)

Taking some toll station as the example, the paper adopts the structural calculation and analysis software, MIDAS Gen to undertake the stress analysis of the grid structure of the station, points out the treatment suggestion after the analysis, and provides some reference for the grid structural stress and verification analysis of similar geographic locations and the structure affected by the geographic environment.

toll station, grid, reliability, verification analysis

2015-06-27

張 華(1984- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)25-0061-03

TU317

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