人工挖孔桩提升设备计算书.docx
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人工挖孔桩提升设备计算书
一、计算依据:
1、《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《建筑材料规范大全》
二、工程简介
2.1工程概况
XX工程二项目分部起止桩号左线K34+800-ZK64+307、右线K34+800-YK64+298,全长29.5km,段落内共包含大桥12座、立交3座、天桥11座。
桥梁桩基共有801根,其中桩径1.2m桩52根、1.5m桩401根、1.6m桩158根、1.8m桩190根,桩长最长达44m。
桩基础位于山岭地带中低山地貌,地面自然坡30-60°,施工地形陡峭而复杂,桩基设计为嵌岩桩,桩底均在中风化安山岩层,岩石最大强度77.88Mpa。
2.2水文地质条件
1、地形地貌
桥位区属于中低山地貌,地势高差较大。
沟两侧为岩质陡坎,自然边坡约30-60°。
桥梁横跨岩质边坡,沟底较开阔呈“U”形,沟底有基岩出露。
地层岩性主要为第四系残坡积土和中元古界安山岩。
2、水文地质
在设计勘察期间,各个钻孔内发现有少量岩隙水。
根据区域水文地质资料,地表水对钢筋、混凝土具有微腐蚀作用。
3、区域地质稳定性评价
桥址区内地基岩土主要为第四系及中元古界地层,岩性主要为残坡积土和安山岩。
上部残坡积土力学性质一般,下部安山岩层力学性质较好,是较好的地基持力层。
场地内及其附近未发现对工程安全有影响的特殊性岩土,桥位区未发现滑坡、泥石流等不良地质作用。
三、提升设备结构组成
本设备由动力装置和支架两部分组成。
动力装置由卷扬机、制电器、绳筒和钢丝绳组成;支架由角钢及、钢组及定滑轮。
在支臂中安装有配电箱,为安全考虑,本设备同时配备限位器及配种块。
操作按钮启动器实现电动机正反转可将钢丝绳卷绕、放开,并通过支架部分滑轮起吊下方物料来完成吊运作业。
提升设备实际图
提升设备示意图
四、计算过程
1、荷载计算
(1)桶的直径46cm,高50cm,自重m1=20Kg。
(2)桶的体积V=3.14×0.23²×0.5=0.083m³。
(3)桶内石头重量按照最大最重碎石计算,碎石密度为1.55g/cm³,其中1方=1000000cm³,桶内石头重量m2=0.083×1550kg=128.65kg。
(4)总重M1=m1+m2=20+128.65=148.65kg,为了方便计算取值150kg。
根据G1=M1g=150×10=1500N=1.5KN。
(5)电动卷扬机去除钢丝绳后自重m3=45kg,得:
G2=m3g=45×10=450N=0.45KN。
2、钢丝绳容许拉力计算:
根据品茗安全计算软件2017得知下表参数:
钢丝绳容许拉力可按下式计算:
[Fg]=aFg/K
其中:
[Fg]──钢丝绳的容许拉力;
Fg──钢丝绳的钢丝破断拉力总和,取Fg=59.09kN;
α──考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数,α=0.95;
K──钢丝绳使用安全系数,取K=5.00;
经计算得[Fg]=59.09×0.95/5.00=11.23kN。
经比较得:
11.23KN>G1=1.5KN,钢丝绳满足要求。
3、抗倾覆计算
提升机尾部采用20*40*50cm配重块(C20混凝土制成)2块,M配=0.2m×0.4m×0.5m×2450kg×2=196kg
矩形管50mmx50mmx3mm每延米重量4.43kg。
角钢60mmx60mmx5mm每延米重量4.82kg
矩形管长度为1.4m+2.5m=3.9m,重量为3.9mx4.43kg/m=17.28kg
角钢长度为:
3mx2+1.3mx3+2.25mx2+2.35mx2+0.4mx2=19.9m,重量为19.9mx4.82kg/m=95.92kg。
桶加石渣自重:
150kg
卷扬机自重45kg
钢丝绳按70米考虑,通过所查资料得知直径10mm的钢丝绳100米自重48.1kg,则70米钢丝绳重量为48.1kg×70m/100m=33.67kg。
其他小部件忽略不计,按照最大弯矩考虑:
根据平衡原理得:
1.4m×T1=1.95m×T2此时为平衡状态,若想提升架不倾覆,则有1.4m×T1<1.95m×T2
其中T1按钢丝绳重量全部作用在吊桶侧,
则T1=(150kg+17.28kg+33.67kg)*10N/kg=2009.5N
T2=(196kg+95.92kg+45kg)*10N/kg=3369.2N
提升设备简图
根据上述计算:
1.4m×2009.5N=2813.3N.m
(1)
1.95m×3369.2N=6569.94N.m
(2)
经比较
(1)<
(2)
力矩满足要求,配重满足要求。
4、方钢承载力:
钢管是采用热轧无缝方钢管:
50X50X3mm方钢管查规范得:
IX=20.8cm4=20.8×104mm,Iy=1.62cm4=20.8×104mm
Mmax=1/2ql2=1/2×(150+17.28+33.67)×10kg/N×2.5m×2.5m=6.28KN
σmax=Mmax×Iy/IX=6.28×20.8×104/20.8×104=6.28MPa
按照3mm方钢容许应力,[σ]=113MPa
σmax<[σ]=113MPa
方钢满足承载力要求。
五、MIDAS分析结果
迈达斯计算过程如下:
首先定义材料截面特性等,然后建立节点扩展单元,建立模型如下图:
随后通过添加荷载,定义边界条件等进行迈达斯运算,经过荷载组合后算出结果:
结构内力图如下:
结构应力图如下:
结构反力图如下:
结构变形图如下:
经midas计算分析,该结构满足要求。
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