龙门架安装方案 含计算.docx
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龙门架安装方案含计算
龙门架施工方案
一、工程概况
二、龙门架结构形式
三、龙门架安装施工
四、安全注意事项
一、工程概况
本标段设计桩号3+741至4+391长度650m，隧道断面结构为2.6m×2.9m，共设干线检查井5座，分别为1#、2#、3#、4#、5#矩形人孔井，矩形通风井2座，支线井1座；
二、龙门架结构形式
2.1龙门架结构形式
2.1.1龙门架采用2跨结构，全长12m，其中土仓部位长6m，竖井部位长6m；宽6.0m；高6m。
2.1.2每座竖井配置1台5吨电葫芦；1个1.0×1.0×1.0m的土斗，土斗使用1cm厚钢板制作；土仓末端距离行走梁2.0m位置设置修理平台，修理平台使用10#槽钢、Φ32钢管和大板搭设；龙门架上方使用∟40角钢和围挡板搭设防雨棚。
2.1.3龙门架的行走梁采用I30b工字钢，承重横梁、立柱均采用I28b工字钢；土仓部位距离地面0.5m和2.0m处增加25#工字钢，与立柱焊接，外附2cm厚钢板；竖井部位立柱之间使用14#槽钢焊接剪刀撑；龙门架纵向和两端横向使用14#槽钢焊接纵撑和横撑，支撑交叉位置采用钢板焊接；
2.1.4龙门架工字钢与工字钢之间连接，在工字钢上焊接0.4×0.4m的2cm厚钢板，使用Φ20mm的螺栓连接；立柱工字钢与地面连接，采用预埋0.6×0.9m的2cm厚钢板，与立柱工字钢焊接，并另附4块加强钢板焊接。
2.1.5龙门架基础
每个基础的断面形式为1.2m×1.2m×1.2m现浇C25混凝土，在基础中预埋钢板，以便于立柱与基础的连接，钢板厚度20mm，平面尺寸为900mm×600mm，在预埋钢板上焊接3根直径Ø25钢筋，钢筋长度为2.3m。
钢筋与钢板的焊接应当牢固、饱满。
2.1.6电葫芦修理平台
平台宽度不小于1.5m，木板满铺，用铅丝绑牢，不许有探头板，设置护栏，并挂设安全护网；搭设电葫芦操作平台采用L100×80角钢，平面尺寸1m×2m，栏杆高度1.4m，水平护栏不少于3道。
2.1.7提升架附属设施
1）检修平台
在提升架上设电葫芦简易检修平台，检修平台未设置栏杆，在进行检修作业时，应按高空作业要求进行，必须佩带保险绳。
另外，本检修平台承载力较低，检修人员不超过两人，检修用工具重量不超过10Kg。
2）爬梯及挡土撑
在龙门架立柱上焊接φ20的圆钢作爬梯踏步，间距300mm，圆钢与立柱工字钢两翼焊牢。
为方便堆土和出土，在堆土跨距立柱底0.4m，1.2m和2.0m处立柱内侧各设一道挡土撑，挡土撑采用I14。
图—1柱脚部位做法
图—2龙门架基础图
图—3龙门架立面图
图—4龙门架剖面图
2.2龙门架结构验算
2.2.1行走梁
龙门架的受力为集中荷载且沿着大梁移动，行梁采用Ｉ30b工字钢，为了偏于安全计算按照最不利的简支梁受力方式进行。
主要荷载如下：
土斗自重：
1×1×5=5m3×78.5kg/m2=392.5kg×10≈4KN
土方重量：
1m3×2t/m3≈2000kg×10=20KN
电葫芦重量：
≈9KN
合计：
33KN。
故集中荷载取F=20+4+9=33KN。
根据过去的施工经验，可选用Ｉ30b工字钢行走梁进行强度和稳定性验算。
梁跨度为6m、6m，荷载为33KN，工字钢比重为52.8kg/m，强度和稳定性验算如下：
（1）内力计算
电葫芦荷载考虑1.1的动力系数，最大弯矩设计值：
Mmax=1.2（1/8*q*L2+1/4*F*L）
=1.2*1/8*0.528*62+1.1*1.4*1/4*33*6
=79.1KN·M
支座最大剪力值：
Vmax=1.2q*L+1.1*1.4*1.0*F
=1.2*0.528*6+1.1*1.4*1*33
=54.62KN
（2）抗弯强度验算
提升架为临时施工结构，重要性系数取0.9。
查表GB/T706-2008中热轧工字钢截面特性表，可知
Wx=627×103mm3
σ=0.9×Mmax/Wx
=0.9×79.1×106/627×103
=114N/mm2
＜f=215N/mm2
故强度满足要求。
（3）抗剪强度验算
查表GB/T706-2008中热轧工字钢截面特性表，可知
Ix=9400cm4，Ix/Sx=25.4，tw=11.8mm
τ=0.9×Vmax×Sx/Ix×tw
=0.9×（54.62×103）×1/（25.4×11.8）
=164N/mm2
＜f=215N/mm2
故强度满足要求。
（4）稳定性验算计算
大梁受压翼缘侧向自由度长度最大值L=6m，与梁宽度的比值L/b=6000/128=46.88＞16，必须进行整体稳定性计算。
查表得Ｉ30b工字钢的整体稳定性系数Φb=0.6，Φb′=0.7。
0.9×Mmax/Φb′×Wx=σ/Φb′=160N/mm2
＜f=215N/mm2
整体稳定性满足要求。
（5）刚度验算
E=210×103N/mm2，I=11.6×103cm4
v=FL3/48EI
=33×103×63×109/48×210×103×11.6×107=6mm＜6000/300=20mm。
2.2.2承重横梁
承重横梁采用Ｉ28b工字钢，与立柱一起形成框架结构。
为了偏于安全，验算按照最不利的简支梁受力方式进行，横梁计算长度6m，按简支梁计算，弯矩最大为C点。
（1）抗弯强度验算
Mmax=1.1×1.4×0.25FL
=1.1×1.4×0.25×（33+0.53×6）×3
=41.8KN·M
查表：
GB/T706-2008中热轧工字钢截面特性表，可知Wx=534×103
σ=Mmax/Wx
=41.8×106/534×103
=78N/mm2
＜f=215N/mm2
故抗弯强度符合。
（2）整体稳定性验算：
由于L/b=3000/124=24.2＞16，必须进行整体稳定性计算。
查表得Ｉ28b工字钢的整体稳定性系数Φb=0.825，Φb′=1.07-0.282/0.825=0.95。
0.9×Mmax/Φb′Wx=σ/Φb′=78/0.95=82.1N/mm2
＜f=215N/mm2
（3）刚度验算：
E=210×103N/mm2，I=11.6×103cm4
V=FL3/48EI
=36.18×103×63×109/48×210×103×11.6×107=6.34mm＜6000/300=20mm
2.2.3立柱
立柱采用Ｉ28b工字钢，按立柱高度6m进行验算。
计算荷载：
立柱所受的竖向荷载主要有：
门架梁的自重、行梁的自重、电葫芦的负荷。
八字撑Ｉ20工字钢，八字撑可抗行梁对立柱的偏心压力，立柱受力可简化计算，将电葫芦的负荷加在一根立柱上进行计算，该计算结果远大于一根立柱实际受力的计算结果，因而用前一种受荷方式进行验算更加安全。
（1）抗压强度计算：
公式：
σ=N/A≤f
Nmax=N=33.6KN，截面面积A=61cm2
=33.6×103/61×10ˉ4=5.508×106Pa＜f=215Mpa
（2）稳定性验算
公式：
σ=π2E/λ2＜f=215Mpa
长细比：
λx=lαx/h=6/0.28=21.43
则：
σ=π2E/λ2=π2210×106/21.432=4.508×106Pa＜f=215Mpa
三、龙门架安装施工
3.1安装前准备
3.1.1技术准备
项目总工程师及主管工长对操作班组做好岗前培训，确定龙门架施工方法，并做好龙门架安装技术交底工作。
3.1.2材料准备
I30a工字钢、I28a工字钢、[14槽钢、20mm厚钢板、16mm厚钢板、8mm厚钢板，Φ22螺纹钢筋等。
3.1.3作业条件准备
（1）根据施工组织设计探明施工现场及临近地方的市政设施情况（包括任何地上、地下管线），并做好改移或拆除工作。
（2）根据临水、临电施工方案，完成临水、临电管网的布设工作，并完成临时道路施工。
（3）组织龙门架施工所用材料，做好存放、保管工作，并认真进行标识。
（4）组织施工机具进场：
根据需用量计划，按施工要求，组织施工机械、设备和工具进场，按规定地点和方式存放，并应进行相应的保养和试运转等工作。
3.2龙门架安装
3.2.1龙门架安装施工工艺流程
吊装立柱→吊装两端横梁→吊装大梁→吊装中横梁→吊装斜撑、水平撑→吊装电葫芦及附属设施安装。
施工过程中也可以采用两端立柱和横梁在地面组装，然后吊装施工，施工顺序如下：
地面组装两端立柱和横梁→吊装两端立柱和横梁组合件→吊装中间立柱→吊装大梁→吊装中横梁→吊装斜撑、水平撑→吊装电葫芦及附属设施安装。
3.2.2施工机械、工机具及要求
1）提升架安装机械、工具见下表
施工机械、工机具数量表
序号
名称
规格/型号
数量
备注
1
16t汽车吊
16t
1台
2
套筒扳手
重型、轻型
各1套
3
大锤
8磅
2个
4
手锤
2.5磅
2个
5
开口扳手
30×32
2件
6.
梅花扳手
30×32
2件
7.
钢卷尺
50m、5m
各1件
8
撬棍
大、小
各两根
9
木枕
2.5m
10根
10
铁丝
8#
20公斤
11
卡环
5t、10t
各4只
12.
钢丝绳
6×37+FC-φ28长12m
1对
2）施工机械、工机具要求：
（1）施工中使用的吊车必须经过检查验收合格，并由技术监督部门频发的准用证。
（2）所使用的钢丝绳必须有合格证，所使用的钢丝绳应无断丝，磨损不超标。
（3）所使用的卡环不得有毛刺、裂纹、尖角、扭曲、变形等缺陷，且销子松紧自如。
（4）所有的测量工具必须经过校验合格后使用，测量数据要考虑校验时的修正值。
3.2.3龙门架安装
（1）测量放线：
根据已建立的现场控制测量网，布设龙门架的立柱基础及小室圈梁的位置控制线；龙门架安装方向根据现场实际情况确定。
（2）立柱基础及锁口梁施工：
立柱基础及锁口圈梁设计均为矩型的现浇混凝土结构，采用明挖施工。
施工前为确保地下管线的安全，采用在竖井施工范围内人工开挖十字探沟，查清确无管线后再使用机械开挖沟槽。
立柱基础施工工序流程：
挖探沟→沟槽开挖→预埋竖井龙门架预埋铁件→支立模板→浇注混凝土→养护→拆模。
（3）立柱与门式横梁焊接及吊装：
放出立柱边线，采用16T汽车吊对门式钢架吊装，门式钢架起吊前将吊索具、爬梯、缆风绳等固定在立柱上，门式钢架吊起离地面50cm时应停机检查吊索具是否安全可靠，确认无误后起升到安全高度，移到就位基础上方，缓慢下降，先调整标高、位移，再调整垂直度，就位后，将立柱与预埋铁件焊接，四周满焊，焊缝饱满，焊缝高度不小于最薄钢板厚度。
（4）斜撑、轨道梁安装：
在Ⅰ28a立柱顶端焊14mm厚的钢板并预留Φ22的螺栓孔，Ⅰ28a门式钢架连接横梁及Ⅰ30a轨道梁翼缘焊14mm厚钢板并预留Φ22的螺栓孔，四周与工字钢满焊，焊缝饱满，焊缝高度不小于最薄钢板厚度，采用M20的螺栓连接，吊装施工结束后，龙门架各节点螺栓均采用双螺母紧固，并采用电焊电焊然后安装雨棚等附属设施。
（5）屋架安装：
采用∟50角钢焊接定型屋架，加焊钢板与轨道梁采用M20螺栓连接；屋架顶面焊40角钢檩条，1mm厚的瓦棱铁采用锚钉锚接（1m×1.5m）；40×20的方钢与立柱焊接，彩钢板与方钢锚接，封闭高度从龙门架屋面板向下4m高，进行全封闭。
（6）修理平台施工：
下面的支撑距地面不得少于5米，以利于铲车的出入。
（7）防腐涂漆处理：
龙门架安装前必须先刷漆颜色为橙红色，所有外露铁件均刷防锈漆两道；面漆一道。
3.2.4整机调试
龙门架安装好后，先进行调试，并做吊装试运行。
（1）试车前准备和检查
检查各紧固件是否牢固，各传动机构是否精确和灵活；金属结构有无变形，钢丝绳绕绳是否正确，绳头捆扎是否牢固。
检查提升架的组装是否符合要求。
电气设备必须完成下列工作后方可试车。
a用兆姆表检查全部电器系统和所有电气设备的绝缘电阻。
b切断电路，检查操纵线路是否正确和所有操纵设备的运动部分是否灵活可靠，必要时进行润滑。
c用手转动提升架各部件，应无卡死现象。
（2）无负荷试车
经过上述检查，全机均已正常后，无卡死现象，便可进行无负荷试车。
步骤如下:
提升架试车:
空载电葫芦沿轨道车来回运行三次，此时车轮不应有明显的打滑，车轮应制动平稳可靠。
空钩升降:
使空钩上升下降各三次，起升限位应准确。
大车行走:
将电葫芦停于主横梁根部，使大车沿纵向轨道全长慢速行走两次，以验证轨道。
然后以额定速度往返行走三次，检查运行机构之工作质量。
启动和制动时，车轮不应打滑，运行平稳。
（3）负载试车:
无负载试车情况正常后，才允许进行负载试车，负载试车分静载试车和动载试车两种。
负载试车的技术要求
a提升架金属结构的焊接，螺栓联接质量，应符合技术要求。
b机械设备、金属结构、吊具的强度和韧度应满足要求。
c制动器动作灵活、减速器无噪音，工作可靠。
d润滑部位润滑良好，轴承温升不超过规定。
e各机械动作平稳，无激烈振动和冲击。
如有缺陷，应修理好后，再进行试验。
静负载试车
电葫芦起升额定负载，于主横梁上往返几次以后，将电葫芦运行到跨中，将重物升到一定高度（离地面约100mm），静置10min，此时测量主梁下挠度。
如此连续试验三次，且第三次卸掉负荷后，主梁不得有残余变形，每次试验时间不得少于10min。
于上述试验后，可作超额定负荷的20%试车，方法和要求同上。
动负荷试车
静负载试车合格后，方可进行动负载试车。
电葫芦提升额定负载做反复起升和下降制动试车，然后开动满载电葫芦沿轨道来回行走3～5次。
最后将满载电葫芦开到门架根部，让提升架以额定速度与大车轨道往返2～3次，并反复制动和启动。
此时机构的制动器、限位开关、电气操作应可靠，准确和灵活，车轮不打滑，机架振动正常，机构运转平稳，卸载后机构和机架无残余变形。
上述试车结果良好，可做超负荷10%的试验，试验项目和要求与上述相同。
各项试验合格后，报北京市专业部门进行检验合格后，经现场生产经理、安全主管会同监理人员验收合格后方可投入使用。
四、安全注意事项
4.1吊装前通知甲方项目部管理人员现场指导监督。
4.2进入现场的人员必须戴安全帽，高空作业必须系安全带。
4.3施工过程中，不得随意向下抛掷杂物。
4.4特殊工种操作人员均有上岗证。
4.5现场各类配电箱、开关箱均外涂安全色标，统一编号，箱内无杂物。
4.6对新工人和外包人员、零散人员做安全培训和交底。
4.7为确保工程安全施工设立足够的标志（限重标志牌）、宣传画、标语、指示牌、警告牌、火警、匪警和急救电话指示牌。
4.8在施工期间配备足够数量的合格手提灭火器。
4.9吊车回转半径内不得站人，并要有专人指挥，安全员旁站方可进行吊装。
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