地下连续墙钢筋笼吊装计算书.docx

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地下连续墙钢筋笼吊装计算书

珠机场城际轨道交通工程拱北至横琴段

地下连续墙钢筋笼吊装验算书

编制：

审核：

批准：

中交四航局珠机城际轨道交通拱北至横琴段三工区项目经理部

2014年3月

一、计算依据

1、《珠海市区至珠海机场城际轨道交通工程拱北至横琴段金融岛站围护结构施工图》；

2、《起重吊装常用数据手册》；

3、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005J461-2005）；

4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

5、《工程建设安装起重施工规范》HG20201-2000；

6、《建筑施工手册》（第四版）；

7、《路桥施工手册》。

8、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）

9、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2011）

10、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）

二、吊装参数

2.1、钢筋笼吊点设置

钢筋笼纵向6个吊点、横向4个吊点。

共24点吊装钢筋笼。

2.1.1、钢筋笼纵向吊点

钢筋笼纵向吊点示意图（47m“一”型钢筋笼为例），如图2.1.1所示。

图2.1.1钢筋笼纵向吊点

2.1.2、钢筋笼横向吊点

钢筋笼横向吊点示意图（6m宽“一”型钢筋笼为例），如图2.1.2所示。

图2.1.2钢筋笼横向吊点

2.2、履带吊选型

主吊选用利勃海尔280t履带吊主臂长66.8m（性能表见图2.2-1），副吊选用KH850-3型150t履带吊主臂长30m（性能表见图2.2-2）。

图2.2-1280t履带吊性能表

图2.2-2150t履带吊性能表

2.3、扁担梁结构形式

材质：

Q235钢材，容许弯曲应力140MPa，容许剪应力80MPa，端部承压容许应力80MPa；

[16截面模量Wx=108cm3。

扁担梁结构形式见图2.3

图2.3扁担梁结构图

2.4、钢丝绳

钢丝绳采用6×37+1，公称强度为1850MPa，安全系数K取6。

扁担上部钢丝绳取单股直径56mm；下部取单股直径30mm。

各段钢丝绳计算长度为：

（1）扁担上部M0=5m，共计2根；

（2）扁担下部：

MZS=27m，共计4根（主吊上部）；MZX=18m，共计4根（主吊下部）；MFS=24m，共计4根（副吊上部）；MFX=16m，共计4根（副吊下部）；

2.5、钢筋笼吊装细部结构

2.5.1、吊攀

钢筋笼吊攀取30mm厚（500×300mm）的Q235钢板焊接于钢筋笼吊筋上。

如图2.5-1所示。

图2.5-1吊攀、吊点分布图

2.5.2、A型吊点

吊点采用Φ32圆钢，圆钢吊点起吊时24个吊点同时受力，在翻转的整个过程中，钢筋笼下半部副吊吊点受力减小，上半部主吊吊点受力增大，最终为最顶部4个吊点受力。

如图2.5-2A型吊点、B型横担。

图2.5-2A型吊点、B型横担

2.5.3、B型横担

采用250×300×20钢板，烧焊在每道主吊点下方10cm左右的钢笼两侧，主要用于其下穿过钢扁担后临时搁住钢筋笼，然后换钢丝绳变换吊点以便继续下放钢筋笼。

B型横担如图2.5-2所示。

2.5、卸扣

扁担上部选用55T高强卸扣（TH1114型）2个（共计4个）

扁担下部选用25T高强卸扣（TH1111型）4个（共计40个）

材料采用合金钢整体锻造

安全系数：

1t～25t为6；25t以上为4

A型为内螺纹型

B型为外螺母型

卸扣如图2.5所示

图2.5卸扣

2.6、钢筋笼搁置扁担

钢筋笼搁置扁担采用I20b，每根长2m，I20b截面特性如图2.6所示：

图2.6I20b截面特性

三、荷载

钢筋笼整体吊装最大尺寸：

长×宽×厚为47m×5m×1.2m。

重51t（含地下连续墙接头工字钢）。

四、吊装验算

4.1、履带吊验算

4.1.1、双机起吊两台履带吊受力分配验算

开始同时平吊。

钢筋笼受力提升，如图3.1.1-1：

图3.1.1-1

为简化计算，可将吊装图简化为图3.1.1-2：

图3.1.1-2吊装计算简化图

双机四点吊布置图,钢筋笼长L=47m，吊绳滑轮系统M1、M2吊绳长分别为L1=32m、L2=36m，钢筋笼自重为q=G/L=51×10/47=10.85KN/m，T1、T2分别为M1、M2系统吊绳拉力，R1、R2分别为M1、M2系统合力，1、2为副吊吊点位置，3、4为主吊吊点位置，α为钢筋笼旋转角度。

钢筋笼在吊立过程中，M1、M2的运动轨迹是一个以吊点1、2或3、4为焦点的椭圆。

考虑复合运动时将M1、M2的运动轨迹近似按椭圆考虑。

M1系统（副吊）轨迹方程为：

ρ1

M2系统（主吊）轨迹方程为：

ρ2

M1系统（副吊）稳衡方程为：

M2系统（主吊）稳衡方程为：

M1系统（副吊）合力为：

R1=

M2系统（主吊）合力为：

R2=G-R1

M1系统（副吊）吊绳张力：

T1=

M2系统（主吊）吊绳张力：

T2=

吊点1处的支反力为：

R11=T1sin（

-α）

吊点2处的支反力为：

R12=T1sin（

+α）

吊点3处的支反力为：

R23=T2sin（

-α）

吊点4处的支反力为：

R24=T2sin（

+α）

各跨中零剪力位置至0点的距离分别为：

1-2跨：

x0（1-2）=

2-3跨：

x0（2-3）=

3-4跨：

x0（3-4）=

按梁考虑（为便于判断，假定弯矩在梁上部为正弯矩），各吊点处的弯矩分别为：

吊点1：

M

（1）=M

（1）max=-

qcosα（x1l）2

吊点2：

M

（2）=M

（2）max=R11x2l-

qcosα（（x1+x2）l）2

吊点3：

M（3）=M（3）max=R24x4l-

qcosα（（x4+x5）l）2

吊点4：

M（4）=-

qcosα（x5l）2

各跨中最大弯矩分别为：

1-2跨：

M（5）=M（1-2）max=R11（x0（1-2）-x1）l-

qcosα（x0（1-2）l）2

2-3跨：

M（6）=M（2-3）max=R11（x0（2-3）-x1）+R12（x0（2-3）-x1-x2）l-

qcosα（x0（2-3）l）2

3-4跨：

M（7）=M（3-4）max=R24（1-x0（3-4）-x5）l-

qcosα（l-x0（3-4）l）2

经过试算，得出各力学参数。

主吊验算

主吊受力最大值（主吊单独受力时）为510KN，即51t，吊具重量2.5t，按9m工作半径，拔杆长度66.8m计算，履带吊机吊装负载比为：

（51+2.5）/78.4=0.68＜0.70。

主吊280t履带吊满足要求。

副吊验算

副吊受力最大值（钢筋笼旋转角度为89º时）为333.81KN，即33.4t，吊具重量1.5t，150t副吊按7m工作半径，拔杆长度30m计算，履带吊机吊装负载比为：

（33.4+1.5）/101=0.35＜0.70。

副吊150t满足要求。

据《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）第4.2.11条“履带吊短途负载行驶时时，不得超过允许起重量总和的70%”。

4.1.2、履带吊主吊主臂长度验算

选择计算主吊机垂直高度时，不仅要考虑主吊臂架起吊时最大仰角75°（280t履带吊最大仰角80º）钢筋笼的最大尺寸、重量，而且要考虑钢筋笼吊起后能旋转180°，且不碰撞主吊臂架（见图3.2-13），满足BC距离≥3.5m的条件（如图3.1.2-1）。

由于加工制作的吊具尺寸为h1=2.2m，h0=0.56m，因此：

图3.1.2-1钢筋笼吊装示意图

AC=BC·tan75°=13.1m（BC=3.5m）

h2=AC-h1-b-h0=13.1-2.2-2.0-0.56=7.8m

故H=h1+h2+h3+h4+h0=2.2+7.8+46.886+0.5+0.56=57.946m

b—起重滑轮组定滑轮到吊钩中心距离，b=2m

h0—起吊扁担净高

h1—扁担吊索钢丝绳高度

h2—钢筋笼吊索高度

h3—钢筋笼长度

h4—起吊时钢筋笼距地面高度，h4=0.5m

主吊机起重臂长度L

L=（H＋b－C）/sinα=（57.946＋2－2）/sin75°=60.2（m）<60.8m，故280t履带吊配60.8m主臂满足要求。

C为起重臂下轴距地面的高度2m。

4.2、起吊扁担梁验算

扁担采用50mm厚Q235钢板，钢板上用车床加工吊钩、卡环孔，上部孔径φ80mm，孔边缘距钢板边缘距离为100mm，下部孔径φ50mm，孔边缘距钢板边缘距离为110mm。

如图3.2-1所示。

图3.2-1起吊扁担结构示意图

4.2.1、扁担截面强度验算：

截面模量W=1/6×b×h2=1/6×50×560²+2×108000=2829333mm3。

扁担最大弯矩：

Mmax=13.25×10×0.5=66.25KN·m，见图3.2.1-1

图3.2.1-1起吊扁担弯矩图

故，起吊扁担梁截面强度满足要求。

式中：

——计算弯曲应力，MPa；

[

]——钢材强度极限值，取值140MPa；《铁路桥梁钢结构设计规范》表3.2.1

——截面模量

——扁担所受最大弯矩；

4.2.2、吊钩孔局部承压验算：

钢扁担上部吊钩孔数为2个，下部吊钩孔数为4个。

取上部孔位作为最不利情况进行验算。

据《建筑施工计算手册》公式13-27

<[σͭ]=135MPa，故，起吊扁担梁上部吊钩满足局部承压要求。

式中：

σ——计算弯曲应力，MPa；

[σͭ]——钢材端部承压应力，取值135MPa，《铁路桥梁钢结构设计规范》表3.2.1

K——动力系数，取K=1.5

Q——构件孔位受力，Pa

δ——钢板计算厚度，mm；（每侧孔壁贴10mm钢板，故δ=70mm）

d——钢板计算高度，mm；（孔壁高度d=100mm）

4.2.3、扁担梁抗剪强度验算

取钢扁担上部孔位作为最不利情况进行抗剪验算。

据《铁路桥梁钢结构设计规范》公式4.2.1-6

<[τ]=80Mpa，扁担抗剪能满足承载力要求。

τ—计算剪应力，MPa；

[τ]——钢材容许剪应力，取值80MPa，《铁路桥梁钢结构设计规范》表3.2.1

V——构件孔位受剪力，N

d——钢板计算厚度，mm（每侧孔壁贴10mm钢板，故δ=70mm）

h——钢板计算高度，mm；（孔壁高度d=100mm）

4.2.4、横担梁的稳定性核算

横担梁组合截面面积、惯性矩及回转半径：

A总=2×21.9+56×5=323.8cm2；l0=350cm；Wx=2829.333cm3，Ix=5×563/12+2×866=74905cm4，

cm

横担梁长细比

<150

因

，查《钢结构设计规范》表C

，

据《钢结构设计规范》公式5.2.3

=9.47+2.316=11.786MPa<140MPa。

扁担梁的稳定性满足要求。

4.3、钢丝绳强度验算

钢丝绳采用6×37+1,公称强度为1850MPa，安全系数K取6。

由《起重吊装常用数据手册》查得钢丝绳数据

（1）主扁担上部钢丝绳验算（整体钢筋笼，重量51吨）

主吊扁担上部钢丝绳在钢筋笼竖立起来时受力最大，副吊扁担上钢丝绳的受力没有主吊大，因此，只需验算主吊边上部钢丝绳即可。

吊重：

Q1＝Q+G主吊=51t+2.5t=53.5t

单股钢丝绳直径：

56mm，[T]=44.21t钢丝绳长度：

5m（起吊绳），吊点间距2.5m

钢丝绳：

t＜[T]=37.891t

扁担上部采用6×37+1，公称强度为1850MPa直径为56mm钢丝绳满足要求。

（2）扁担下部钢丝绳验算（整体钢筋笼，重量51t）

扁担下部钢丝绳受力验算模型为主吊扁担下钢丝绳，最大受力值为510kN（钢筋笼竖直时），即51吨，分配在8个吊点上。

吊重：

Q=51t

钢丝绳直径：

30mm，[T]=11t；

钢丝绳：

=51/8=6.375t＜[T]=11t，满足要求。

故扁担下部采用6×37+1,公称强度为1850MPa直径为30mm钢丝绳满足要求。

4.4、吊攀验算

拼接完成后钢筋笼最重为51t，当钢筋笼下放到最后一道两个吊点（吊攀）的时候，每个吊攀需承受12.75t=127.5kN。

每个吊攀承受剪力为

>127.5kN；满足综上可知，本工程钢筋笼吊攀钢筋取20mm厚的Q235钢板（500×300mm）。

4.5、吊点验算

4.5.1、吊点受拉验算

吊点采用Φ32圆钢（据《混凝土结构设计规范》表4.2.3-1HPB300钢筋抗拉强度设计值270N/mm2），圆钢吊点起吊最大受力情况为：

起吊时12个吊点同时受力，在翻转的整个过程中，钢筋笼下半部副吊吊点受力减小，上半部主吊吊点受力增大，最终为4个吊点受力，每个吊点钢筋所承受的拉力为：

51t÷4＝12.75t=127.5kN<[f]=217.0368kN，且吊点钢筋和钢筋笼主筋焊接在一起，起吊时共同受力，因此A型吊点钢筋强度满足起吊钢筋笼需要。

4.5.2、吊点处焊缝抗剪强度计算

吊点处A型吊筋采用φ32（HPB300）圆钢与竖向桁架筋φ32（HRB400）进行单面搭接焊焊接，焊缝长度为10d=320mm，hf=8mm焊接焊条采用E43型（据《钢结构设计规范》表3.4.1-3焊缝的抗拉强度为160N/mm2=160MPa）；

焊缝剪切面积：

保守起见，焊缝长度按8d计，256mm

he=0.7hf=0.8×8=5.6mm

吊点处焊缝抗剪强度只需考虑整幅钢筋笼竖起时，主吊各吊点的受力满足要求即可；

吊重：

Q=51t

各吊点吊重：

Q/4=51/4=12.75t=127.5kN

据《钢结构设计规范》公式7.1.2-1

焊缝金属抗力为：

4915.2×252=1238630.4N=1238.6kN，故满足钢筋笼吊装要求；

4.6、横担验算

搁置板每块的破坏剪力至少为

>127.5kN（4块横担各承受重量）满足要求。

（据《铁路钢结构设计规范》表3.2.1fy=80MPa）。

4.7、卸扣验算

卸扣的选择按最大受力选择。

卸扣最大受力在钢筋笼完全竖起时。

、卸扣选择

主吊扁担上部选用高强卸扣，55T：

2只。

P1=（51＋1.5）/2sin600=30.3t=303kN<550kN

扁担下部选用8个25t卸扣，

卸扣受力计算：

P2=Q/8=51/8=6.375t=63.75kN<250kN；

25t、55t卸扣均满足要求。

详细参数见表4.7-1。

表4.7-1高强卸扣技术参数表

产品代号

ltemNo

需用负荷（t）

SWL

英制公称（in）

NominalSize

单位（mm）dimensions

自重（kg）

WeightEach

d

A

B

H

TH1101

1

3/8

10

12

16

32

0.15

TH1102

2

1/2

13

16

21

41

0.35

TH1103

3.25

5/8

16

20

27

51

0.66

TH1104

4.75

3/4

19

22

32

60

1

TH1105

6.5

7/8

22

25

37

70.5

1.5

TH1106

8.5

1

25

30

43

81

2.4

TH1107

9.5

1-1/8

29

32

46

90

3.2

TH1108

12

1-1/4

32

36

52

100

4.5

TH1109

13.5

1-3/8

35

38

57

112

5.1

TH1110

17

1-1/2

38

42

60

122

8.1

TH1111

25

1-3/4

44

50

73

146

12.2

TH1112

35

2

51

56

83

171

18.2

TH1113

45

2-1/4

56

65

95

180

26

TH1114

55

2-1/2

64

70

105

205

35.4

TH1115

60

2-3/4

70

78

100

233

44

TH1116

85（80）

3

76

82

121

263

60.6

4.8、钢筋笼搁置扁担

钢筋笼吊装入槽进行钢丝绳转换时，需要在B型横担下方下穿I20b搁置扁担，验算由搁置扁担承受整个钢筋笼重量时的搁置扁担受力：

4.8.1、搁置扁担截面强度验算

F=Q/8=51/8=6.375t=63.75kN

搁置扁担承受的弯矩如图4.8.1所示

图4.8.1搁置扁担弯矩图

故，搁置扁担截面强度满足要求。

式中：

——计算弯曲应力，MPa；

[

]——钢材强度极限值，取值140MPa；《铁路桥梁钢结构设计规范》表3.2.1

——截面模量

——扁担所受最大弯矩；

4.8.2、搁置扁担抗剪强度验算

搁置扁担抗剪验算。

据《铁路桥梁钢结构设计规范》公式4.2.1-6

<[τ]=80Mpa，搁置扁担抗剪能满足承载力要求。

τ—计算剪应力，MPa；

[τ]——钢材容许剪应力，取值80MPa，《铁路桥梁钢结构设计规范》表3.2.1

V——构件受剪力，N

d——I20b腹板厚度，mm；

I/S=16.9cm

4.9、地基承载力计算

根据集中受力情况和实际施工经验，地面承受压力最大时为主吊吊着整幅连续墙钢筋笼行走时，此时最大钢筋笼重量为51t，吊车自重为224.4t，吊具重量2.5t，地面最大承重为F为51+2.5+224.4=277.9t=2779KN。

单履带受力面积为S=7.89m×1.2m=9.468m2

地面单位负荷

=146.8Kpa，取150KPa。

由上计算可知，履带吊行走范围内道路承载力不能小于150KPa。

施工场地吊车行走范围：

场内施工主便道采用C30混凝土硬化，并布设了Φ12的钢筋网，C30钢筋混凝土7天抗压强度可以达到15000KPa；基坑处施工临时通道路面为砖碴路面，基底经20T振动压路机压实，承载力不低于150KPa。

故地基承载力满足要求。

五、结论

经分析计算，地下连续墙钢筋笼采用280t+150t履带吊双机吊装，各主要受力构件强度均满足要求。