湘江大桥塔吊基础.docx
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湘江大桥塔吊基础
中铁五局衡阳滨江新区湘江大桥
湘江大桥7#~11#墩塔吊
基础施工方案
编制:
何驰
审核:
周伯武
审批:
黄平
中铁五局衡阳滨江新区项目经理部
二○一六年十月
塔吊基础专项施工方案
一、编制依据
本方案主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:
《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）
《地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
二、塔吊的使用概况
北三环湘江大桥工程位于湘江大桥起止里程为K6+728至K7+688,桥长960米，共4联17孔（30.5x3）+（30.5+45+28）+（65+115x4+65）+（32.5x2+45+32.5x2）；桥梁主跨采用（65+4x115+65）M变截面预应力混凝土连续箱梁，桥梁交角为90度，主跨下部采用薄壁空心墩，钻孔灌注桩基础。
引桥上部采用等截面预应力混凝土现浇箱梁，下部采用柱式框架墩，钻孔灌注桩基础。
道路设计等级为城市主干路。
设计主线车速：
60km/h；辅道车速：
40km/h，立交匝道30km/h；桥面宽度：
36米。
主线采用双向6车道，并设置人行道、非机动车道。
从塔吊基座（高程为54m）到主梁顶部（最大高程为80.5m）的高度有26.5m，再加上10左右的安全运行高度，塔吊的最大起吊高度不能小于37m。
湘江大桥主桥主跨长度为115m，每个T挂的悬臂长度就是57.5m，这就要求塔吊的伸臂要有58m长.
主桥桥梁承台为圆形承台，采用钢围堰钢吊箱进行承台施工，左右幅围堰间距已不能满足塔吊基础安装要求，只能采用支腿固定独立式塔吊。
三、塔吊基本性能及使用时间
经过充分地调查、比较，我们选择一台QTZ80（TC6013）塔式起重机，支腿固定独立式最大起吊高度为46m，最大工作幅度为60m，其位置的最大吊装能力为13.3kN。
最大起重力矩为800KN·m；支腿固定独立式的结构自重为584.8kN，60m起重臂长的平衡配重为170.5kN。
塔吊的截面尺寸为18.86×1.86m，标准节每节长度为2.8m。
支腿固定独立式的基础载荷：
载荷
工况
（kN）
（kN）
（kN·m）
（kN·m）
工作工况
22.8
684.5
2152
402
非工作工况
97
624.5
2695.1
0
60m臂长起重性能特性
幅度（m）
2.5～17.5
20
25
28
31.8
32
起重重量（t）
两倍率
3.00
2.98
四倍率
6.00
5.14
3.94
3.43
2.93
2.91
幅度（m）
35
38
40
45
50
55
60
起重重量（t）
两倍率
2.67
2.41
2.25
1.93
1.68
1.36
1.30
四倍率
2.60
2.34
2.18
1.86
1.61
1.29
1.23
钢材各性能如下：
1）材料容重：
钢材 78.5kN／m^3；
2）材料的弹性模量：
钢材 2.1×105 MPa；
3）材料强度设计值：
Q235钢≤16 f=215MPa fv=125Mpa；
塔吊估计使用时间：
从2016年12月30日至2018年6月30日
四、塔吊基础定位及施工
1、塔吊基础定位详见塔吊基础平面布置图；
2、塔吊基础定位及施工
（1）塔吊基础采用两排每排三根，共计六根630mm钢管横向间距1.5m，纵向间距3m。
每根钢管桩均先打10m深引孔，在进行管桩插打，钢管桩基础在进行钢围堰封底砼施工前进行插打。
（2）插打过程中应重点控制钢管柱插打位置的准确，尽量减小偏差。
严格控制钢管柱的垂直度。
平面偏差控制在2cm以内，垂直度控制在0.5%。
（3）钢管桩插打完成后对钢管桩进行剪刀撑加固，加固采用20B工字钢和[20B槽钢，具体施工详见钢管桩剪刀撑布置图。
（4）钢管桩加固完成后，进行钢管桩内灌注C30砼，浇筑高度为河床底，以方便大桥完工后进行拆除。
（5）机脚螺栓位置、尺寸要绝对正确，应特别注意做好复核工作，尺寸误差不超过±0.5mm，螺纹位须抹上黄油，并注意保护，安装位置见附图。
钢管顶用2cm厚800*800钢板敢接调平，钢板上架3.8m长3拼45B工字钢3组；顶层加设3.8m长.拼45B工字钢2组，此层工字钢上下各加装4cm厚钢板，各工字钢及钢板之间均采用多段多点焊接牢固，并在塔吊地脚螺栓位置留出螺栓孔，塔吊基座安装时用螺杆垫板及螺帽将其固定在钢结构基础上。
（6）塔吊底至箱梁顶板高度少于20米时，附着器安装在顶板位置，高度大于20米时，附着器在墩身位置加设一道，并在安装附着器位置加一道20B工字钢抱箍，插销链接。
结合本项目实际情况，附着器安装在0#块支架墩身下部预埋钢板位置及左右幅墩身中间翼板位置设置两道，采用配套附着装置，连接杆附着于腹板预埋出来的双拼40b工字钢上。
（材料用量见附表）
五、基座受力分析
利用Midascivil2015结构分析软件建立空间模型进行整体结构分析如下：
塔吊基础总体布置图
载荷
工况
（kN）
（kN）
（kN·m）
（kN·m）
工作工况
22.8
684.5
2152
402
非工作工况
97
624.5
2695.1
0
1）、工作工况验算
（1）总体支架验算
工作工况下组合应力工作工况下位移
经过验算，支架最大组合应力为103.3MPa〈215MPa。
最大受力位置为塔吊支座3拼45B工字钢位置，按《钢结构设计规范》GB50017-2003中表3.4.1-1中钢材强度设计值Q235钢215MPa，满足要求。
塔吊基础钢管桩冲孔植入岩层并浇筑混凝土，可认为钢管桩与河床是固结的，考虑钢管桩自由长度较长，在塔吊基础顶设置水平撑与钢围堰或墩身相联。
故塔吊基础整体的最大位移为9.38mm＜2500/200=12.5mm，满足要求。
（2）三拼45B工字钢主梁验算
三拼工字钢组合应力
三拼45B工字钢弯矩
三拼45B工字钢剪力
主梁采用三拼45B工字钢，经过验算主梁最大组合应力为103.3MPa≤205MPa,最大弯矩应力为79.1MPa≤205MPa，最大剪应力为45.6MPa≤120MPa，满足要求。
（3）剪刀撑验算
剪刀撑弯矩
剪刀撑剪力
剪刀撑轴力
剪刀撑采用20B槽钢，经过验算主梁最大组合应力为58.0MPa≤205MPa,最大弯矩应力为24.2MPa≤205MPa，最大剪应力为4.2MPa≤120MPa，最大轴力为31.4MPa≤205MPa，满足要求。
（4）钢管桩验算
钢管桩组合应力钢管桩轴力
钢管桩弯矩钢管桩支反力
钢管桩采用Ф630厚10mm钢管，经过验算主梁最大组合应力为75.5MPa≤205MPa；最大弯矩应力为22.7MPa≤205MPa；最大轴力为35.6MPa≤205MPa，满足要求。
（5）钢管桩抗拨验算
钢管桩打入河床的深度为10m，其中卵石层1.0m，进入强风化泥岩的深度9.0m。
根据钢管桩的施工工艺，钢管桩进入河床的整个深度的地质都是砂砾石，砂砾石周土极限摩阻力：
；
抗拨力：
；
钢管桩受到的向上拨力：
抗拨安全系数：
；
抗拨力符合要求。
（6）塔吊抗倾覆验算
塔吊基础的抗倾覆弯矩，由单根钢管桩抗拔阻力F=2373.84KN、塔吊自重Pmax=584.8KN。
则有：
W抗=6*2373.84+584.8=14822.8KN
塔吊设计参数：
倾覆弯矩Wo=2152KN.m,s水平力Q=22.8KN，则有塔吊倾覆弯矩:
W=Wo+P*h=2152+22.8*30=2836KN
塔吊基础抗倾覆稳定系数：
内外水平钢管撑主要是满足结构要求，把6根钢管桩连接成一个整体，增强整个塔吊基座的稳定性结构。
2）、非工作工况验算
（1）总体支架验算
非工作工况下组合应力非工作工况下位移
经过验算，支架最大组合应力为103.9MPa〈215MPa。
最大受力位置为塔吊支座3拼45B工字钢位置，按《钢结构设计规范》GB50017-2003中表3.4.1-1中钢材强度设计值Q235钢215MPa，满足要求。
塔吊基础钢管桩冲孔植入岩层并浇筑混凝土，可认为钢管桩与河床是固结的，考虑钢管桩自由长度较长，在塔吊基础顶设置水平撑与钢围堰或墩身相联。
故塔吊基础整体的最大位移为9.03mm＜2500/200=12.5mm，满足要求。
（2）三拼45B工字钢主梁验算
三拼工字钢组合应力
三拼45B工字钢弯矩
三拼45B工字钢剪力
主梁采用三拼45B工字钢，经过验算主梁最大组合应力为100.5MPa≤205MPa,最大弯矩应力为93.2MPa≤205MPa，最大剪应力为56.5MPa≤120MPa，满足要求。
（3）剪刀撑验算
剪刀撑弯矩
剪刀撑剪力
剪刀撑轴力
剪刀撑采用20B槽钢，经过验算主梁最大组合应力为40.1MPa≤205MPa,最大弯矩应力为25.4MPa≤205MPa，最大剪应力为4.3MPa≤120MPa，最大轴力为25.04MPa≤205MPa，满足要求。
（4）钢管桩验算
钢管桩组合应力钢管桩轴力
钢管桩弯矩钢管桩支反力
钢管桩采用Ф630厚10mm钢管，经过验算主梁最大组合应力为103.9MPa≤205MPa；最大弯矩应力为20.8≤205MPa；最大轴力为41.9MPa≤205MPa，满足要求。
（5）钢管桩抗拨验算
钢管桩打入河床的深度为10m，其中卵石层1.0m，进入强风化泥岩的深度9.0m。
根据钢管桩的施工工艺，钢管桩进入河床的整个深度的地质都是砂砾石，砂砾石周土极限摩阻力：
；
抗拨力：
；
钢管桩受到的向上拨力：
抗拨安全系数：
；抗拨力符合要求。
（6）塔吊抗倾覆验算
塔吊基础的抗倾覆弯矩，由单根钢管桩抗拔阻力F=2373.84KN、塔吊自重Pmax=584.8KN。
则有：
W抗=6*2373.84+584.8=14822.8KN
塔吊设计参数：
倾覆弯矩Wo=2695.1KN.m,s水平力Q=22.8KN，则有塔吊倾覆弯矩:
W=Wo+P*h=2695.1+97*30=5605.1KN
塔吊基础抗倾覆稳定系数：
内外水平钢管撑主要是满足结构要求，把6根钢管桩连接成一个整体，增强整个塔吊基座的稳定性结构。
六、结论
结论：
塔吊基座是一个具有很强刚度的空间骨架，具有足够的强度和刚度，塔吊安装在其基座上是安全的。
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