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附件一
预制梁场龙门吊计算书
工程概况
工程简介
本项目预制梁板形式多样,分别为预制箱梁、空心板及T梁,其中最重的是30m组合箱梁中的边梁,一片重达105t。预制梁场拟采用两台起吊能力为100t的龙门吊用于预制梁的出槽,其龙门吊轨道之间跨距为36。7m。
地质情况
预制梁场基底为粉质粘土。查《路桥施工计算手册》中碎石土的变形模量E0=29~65MPa,粉质粘土16~39MPa,考虑最不利工况,统一取粉质粘土的变形莫量E0=。
基础设计及受力分析
龙门吊轨道基础设计
龙门吊轨道基础采用倒T型C30混凝土条形基础,基础底部宽80cm,上部宽40cm。每隔10m设置一道2cm宽的沉降缝。基础底部采用8根Φ16钢筋作为纵向受拉主筋,顶部放置4根Φ12钢筋作为抗负弯矩主筋,每隔40cm设置一道环形箍筋。,箍筋采用HPB235Φ10mm光圆钢筋,箍筋间距为40cm,。1—1、-2所示。
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—1龙门吊轨道基础设计图
图1。-2龙门吊轨道基础配筋图
受力分析
梁场龙门吊属于室外作业,当风力较大或降雨时候应停止施工。当起吊最重梁板(105t)且梁板位于最靠近轨道位置台座的时候为最不利工况。
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图1。2-1最不利工况所处位置
单个龙门吊自重按G1=70T估算,梁板最重G2=105t。起吊最重梁板时单个天车所受集中荷载为P,龙门吊自重均布荷载为q。
P=G1/2=105×=(1-1)
q=G2/L=70×9。8/42=(1—2)
当处于最不利工况时单个龙门吊受力简图如下:
`
-3龙门吊受力示意图
龙门吊竖向受力平衡可得到:
N1+N2=q×L+P(1—3)
取龙门吊左侧支腿为支点,力矩平衡得到:
N2×L=q×L×+P×(1-4)
由公式(1-3)(1-4)可求得N1=,N2=331。1KN
龙门吊单边支腿按两个车轮考虑,两个车轮之间距离为6m,对受力较大支腿进行分析,受力简图如下所示:
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—4支腿单车轮受力示意图
受力较大的单边支腿竖向受力平衡可得
N1=N+N(1—5)
由公式(1-5)得出在最不利工况下,龙门吊单个车轮所受最大竖向应力为N=
建模计算
力学模型简化
对龙门吊轨道基础进行力学简化,基础内力计算按弹性地基梁计算,用有限元软件MidasCivil2015进行模拟计算。即把钢筋砼梁看成梁单元,将地基看成弹性支承。
-1力学简化模型
弹性支撑刚度推导
根据《路桥施工计算手册》p358可知,荷载板下应力P与沉降量S存在如下关系:
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(1—6)
其中:
E0地基土的变形模量,MPa;
ω沉降量系数,刚性正方形板荷载板ω=;刚性圆形荷载板ω=0。79;
ν地基土的泊松比,为有侧涨竖向压缩土的侧向应变与竖向压缩应变的比值;
Pcrp—s曲线直线终点所对应的应力,MPa;
s--与直线段终点所对应的沉降量,mm;
b—-承压板宽度或直径,mm;
不妨假定地基的变形一直处在直线段,,则(KN/m)。
另考虑到建模的方便和简单,令b=200mm(纵梁向20cm一个土弹簧),查表得粉质粘土νn=~0。35,取ν==16MPa。带入公式(1-6)求解得:
K=4。144×106
Madis2015建模计算
(1)模型建立
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图1。3—2模型建立
(2)龙门吊轨道梁弯矩计算
-3轨道梁应力图
(3)轨道梁剪力计算
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图1。3—4轨道梁剪力图
(4)基地反力计算
图1。3—5基地反力图
(5)轨道梁位移
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—6轨道梁位移图
经过Madis2015建模计算,求得龙门吊轨道梁最大应力弯矩为279。6KN·m,最大负弯矩为64。9KN·m,,,考虑到轨道梁位移很小,土弹簧处于弹性变形过程,-5可知基地承载范围在纵梁方向集中在12m.
龙门吊轨道梁配筋计算
轨道梁正截面强度验算
(1)判断是截面形式
单筋截面适筋梁最大承受能力为:
(1-7)
(1-8)
—-混凝土抗压强度设计值,;
-—-截面有效高度;
---纵向受拉钢筋全部截面重心至受拉边缘的距离(轨道梁设计=);
———受压区混凝土截面宽度,取400mm;
———相对受压区高度,取0。56;
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由公式(1-7)(1—8)可以求的;
·m
因为,故龙门吊轨道梁单筋截面就满足受力情况。
(2)最小配筋面积计算
通过截面力矩平衡、受力平衡可得:
(1—9)
(1—10)
(1-11)
——钢筋抗拉强度设计值,取280Mpa;
-——受拉区钢筋截面面积;
—--计算受压区高度;
γ0——结构重要性系数,取1。1。
通过公式(1-10)可求得
通过公式(1-11)可求得
结论:纵向受拉钢筋最小配筋率为1540mm2,龙门吊轨道梁实际配置8根Φ16纵向受拉钢筋=1600mm2大于最小配筋率,故正截面强度验算符合要求。
斜截面强度计算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)可知,混凝土和箍筋共同抗剪能力的公式为
α1异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,α1=;计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,α1=;故取α1=;
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α2预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件,α2=1。0;对预应力混凝土受弯构件,α2=1。25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同,或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,取α2=;故取α2=;
α3—受压翼缘的影响系数,取α3=1。1;
b————---—斜截面受压端正截面处矩形截面宽度,取b=400mm;
h0—-————-斜截面受压段正截面的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离;故取h0=625mm;
p—------—-斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,p=100ρ,当p>2。5时,取p=,其中ρ=As/bh0;故p=100×1005/(400×625)=0。402;
fcu,k———---—边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准,取fcu,k=30MPa,;
ρsv—————-斜截面内箍筋配筋率,ρsv=Asv/(Svb)=157。1/(500×400)=%;
fsv——---—--箍筋抗拉强度设计值,箍筋采用光圆钢筋,故取值fsv=195MPa;
Asv———-—--斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢的总截面面积,;
Sv-—-————-斜截面内箍筋的间距,取500mm。
由上述条件可以求得:
=170KN>(最大剪力)
故轨道梁400mm设置一道环形φ10箍筋满足斜截面受力要求。
轨道地基承载力计算
经过Madis2015建模可以看出,~2。4m,考虑端头位置反力较小,出于保守考虑纵梁方向2m为基底承力范围。轨道梁下方设置50cm碎石垫层,地基压力按45度角扩散至基地,纵梁地基承力范围为3m。