某收费站现有结构鉴定分析

张 华

(山西钢铁建设(集团)有限公司，山西 太原 030003)

某收费站现有结构鉴定分析

张 华

(山西钢铁建设(集团)有限公司，山西 太原 030003)

以某收费站为例，利用MIDAS Gen结构计算分析软件对该收费站网架结构进行了受力分析，并对分析后的结构提出了处理建议，为处于类似地理位置和受类似地理环境影响的网架结构受力和鉴定分析提供参考。

收费站，网架，可靠性，鉴定分析

0 引言

随着我国经济的快速发展，高速公路对经济社会发展起到越来越大的支撑作用。作为高速公路基础设施也得到了大规模快速的发展，其中一些收费站建于存在地质条件差及地质灾害影响恶劣的自然环境中，由于地理环境及位置的影响，结构的安全性和可靠性已严重降低。因此有必要对收费站收费棚网架结构进行检测鉴定及承载力验算，为后续使用提供可靠建议。

1 工程概况

某收费站收费棚建于2009年前后，长为78.70 m，宽为19.80 m，建筑总高度为9.3 m，总建筑面积为1 558.26 m2；该收费棚结构体系为螺栓球节点网架结构，网架形式为正放四角锥网架，网架支承于下部钢管混凝土柱柱顶，支承方式为下弦平面之下设柱帽的点支承，钢管混凝土柱下采用柱下钢筋混凝土独立基础。收费站外观见图1，内部现状见图2。

2 结构承载力计算

采用MIDAS Gen结构计算软件对该空间网架结构建模并进行承载能力分析。MIDAS Gen软件是一款主要面向建筑结构分析与设计的通用有限元分析软件，根据原设计图纸及检测结果，得出计算模型见图3。结构自重由软件自动计算，荷载及计算参数的选取依据原设计图纸和GB 50009—2012建筑结构荷载规范、GB 50017—2003钢结构设计规范，参数见表1。

在未考虑网架杆件锈蚀、杆件变形、损伤以及截面削弱等不利影响的情况下，杆件强度验算应力比见图4。

表1 荷载及设计参数选取

在该网架结构现有变形和位移情况下，部分与网架支座相连杆件的强度验算应力比(轴向应力比)已大于1，个别杆件强度应力比已大于2，故可知此部分杆件承载力已不满足规范要求，且支座处变形引起很大的水平支座反力。

依据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准第4.3.2条的有关规定，对网架构件的承载能力等级进行鉴定评级，结果见表2。

表2 网架构件的安全性等级评定结果

根据网架承载力验算结果可知，在网架现有变形情况下，该网架部分杆件的承载力不满足承载力要求，因此依据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准第6.3.2条的有关规定，该网架的安全性等级按照承载功能应评为Du级。

3 检测结论

经检测，该收费站收费棚网架结构，部分支座斜杆及个别下弦杆件目前存在明显的屈曲变形，变形程度已经严重危及结构承载安全。经检测分析，目前该网架结构的变形规律与网架地基不均匀沉降规律完全吻合，由此可见地基不均匀沉降是导致该结构网架杆件出现变形、支座与柱顶分离的主要原因。

4 结构鉴定

依据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准第6.2.4条，并结合现场检测结果，可将该结构地基的安全性按地基变形(建筑物沉降)观测资料或其上部结构反映的检查结果评定为Cu级。

根据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准第6.3.5条，各类结构不适于继续承载的侧向位移评定标准的要求结合本次倾斜变形观测结果，且网架结构的部分支座斜杆、下弦杆件出现变形，故该收费站大棚按照侧向位移评定标准可直接评为Cu级。

因此，依据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准第8.1.2条，该收费站收费棚的静力安全性等级应评为Dsu级。即目前该收费站收费棚既有结构的安全性能已不满足国家现行规范要求，为了确保结构正常使用安全，建议尽快采取可靠措施对现有缺陷进行修复。

5 处理建议

5.1 柱基处理

对该收费棚钢管混凝土柱的地基应立即采取措施，建议采用注浆法对柱基区域进行加固处理，待确认柱基处于稳定状态后方可对网架结构进行修复处理。

5.2 网架结构修复

杆件及支座的处理：

1)下弦杆件。对需要处理的下弦杆件采用外粘套管的方法进行处理，外粘套管的内径比原下弦杆件的外径大10 mm～15 mm。2)屈曲支座斜杆拆换处理。本次杆件拆换处理分三个步骤进行。

b.在上述连接端板下方采用脚手架管搭设临时支顶格构柱(搭设细节见图6)。

c.在脚手架顶部钢板上放置千斤顶对上述下弦球节点进行分级顶升，所有下弦球节点下方千斤顶加载顶升过程应尽量保持同步(按各自加载百分比保持同步)，直至达到各个球节点对应的竖向反力。

a.采用角磨机将该处网架支座钢底板与格构柱钢平台进行切割分离，达到支座卸载效果。

b.切割完毕，待原支座在自由状态下达到稳定状态后(即达到消除因格构柱沉降变形引起的网架弹性变形的附加内力效果)，设置临时支撑。临时支撑见图7，垂直于原支座处竖板焊接一20 mm厚钢板，并在钢板侧翼各焊接3个立耳，在两个支座立耳下方分别安置1个液压千斤顶。

c.千斤顶安装完毕后，两个千斤顶同时均匀的对网架顶升，两个千斤顶加载顶升过程应尽量保持同步(按各自加载百分比保持同步)，直至达到各个支座对应的竖向反力。

d.上述支座处理完毕后，对上述支座进行卸载，两个千斤顶卸载过程应尽量同步(按各自加载百分比同步)，卸载过程中应保证主体结构和临时支撑结构的内力和位移的变换缓慢平稳。

第三步：对②轴2个支座进行处理。

a.在与②轴2个支座连接的下弦球节点下方均连接一根竖向钢管，采用螺栓套筒的方式连接，钢管另一端焊接一块直径150 mm的圆形端板(见图5)。

b.在上述连接端板下方采用脚手架管搭设临时支顶格构柱，对所有与支座斜杆相连的下弦球节点进行支顶(搭设细节如图6所示)。

c.在脚手架顶部钢板上放置千斤顶对上述下弦球节点进行分级顶升，所有下弦球节点下方千斤顶加载顶升过程应尽量保持同步(按各自加载百分比保持同步)，直至达到各个球节点对应的竖向反力。

d.所有杆件及支座均处理完毕后，对上述支座支撑下弦球节点进行卸载，所有下弦球节点下方千斤顶卸载过程应尽量同步(按各自加载百分比同步)，卸载过程中应保证主体结构和临时支撑结构的内力和位移的变换是缓慢平稳。

[1] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[2] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[3] JGJ 7—2010，空间网格结构技术规程[S].

[4] GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[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

张 华(1984- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)25-0061-03

TU317

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