0xxvila北京地铁中成区间提升运输系统设计方案.docx

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0xxvila北京地铁中成区间提升运输系统设计方案

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1我们‖打〈败〉了敌人。

　　②我们‖〔把敌人〕打〈败〉了。

北京地铁中—成区间提升运输系统设计方案

摘　要:

结合工程实例,介绍了本工程的总体设计思路,并对主要施工任务、施工环境、制约因素等作了分析,提出主要构件设计方案,利用力学原理进行受力核算,与其他方式比较进行实用性分析。

关键词:

设计思路,受力核算,设计方案,实用性分析

1　总体设计思路

1）工程简介:

本工程是北京地铁四号线工程中关村———成府路区间,全长700ｍ,为矿山法暗挖施工,竖井大约在暗挖区间中间位置,设计出土量约为6万ｍ3,工期要求为:

开挖支护10个月。

2）竖井设计情况:

本竖井主要设计尺寸长（南北方向）6ｍ,宽4.6ｍ,深为20ｍ。

3）提升机主要尺寸:

根据竖井尺寸、场地大小及周边管线情况,依据施工工期考虑,采用电动单梁悬挂式方案,设计提升架主要尺寸为:

两跨长18ｍ（南北方向）,宽7ｍ,梁高为9.8ｍ,电动葫芦采用两组同时作业方式。

2主要部件设计说明

2.1立柱设计（见图1）立柱使用材料说明:

柱杆采用Ｌ80×80×8×9800,横杆采用Ｌ80×80×8×480,每500为一组,上下法兰采用16板,护座、肋筋采用10钢板,材质均为Ｑ235。

技术要求:

柱杆与横杆间满焊,焊缝高10ｍｍ,柱杆与上下法兰间满焊,焊缝高10ｍｍ。

2.2行走梁的设计（见图2）使用材料:

工字钢采用40Ｂ型号,上盖板采用16ｍｍ钢板,腹板、斜板、筋板采用6ｍｍ钢板。

技术要求:

1）上盖板与腹板内侧间焊接为间断焊,焊角高6ｍｍ,焊长50ｍｍ,间隔100ｍｍ,外侧为满焊,焊角高6ｍｍ。

2）上盖板与筋板间为满焊,焊角高10ｍｍ。

3）腹板与筋板间为间接焊,焊角高10ｍｍ,焊长100ｍｍ,间隔50ｍｍ,与斜板间焊接为满焊,焊缝余高2ｍｍ。

4）工字钢与筋板及间焊接为满焊,焊缝余高2ｍｍ。

2.3横担设计（见图3）

使用材料说明:

主担采用40Ｂ槽钢,上下法兰、筋板采用16钢板,材质均为Ｑ235。

技术要求:

1）两主横担槽钢间焊接为间断焊,焊角高10ｍｍ,焊长50ｍｍ,间隔100ｍｍ。

2）外侧法兰、连接板与主横担间为满焊,焊角高15ｍｍ。

3）槽钢外侧与筋板间为满焊,焊角高10ｍｍ。

3关于竖井提升架理论计算

3.1设计指标

3.1.1刚度条件:

容许挠度见ＧＢ381185起重机械设计规范

ｙｍａｘ≤[1/750]。

3.1.2强度条件:

容许强度见ＢＪ1788钢结构设计规范

σ≤[σ]=215Ｎ/ｍｍ2=2194ｋｇ/ｃｍ2。

3.2主梁设计

3.2.1主梁截面（见图4）

由:

ｙｘ=∑ｙｉＡｉ/∑Ａｉ=（ｙ1×Ａ1+2ｙ2×Ａ2+ｙ3×Ａ3）/（Ａ1+2Ａ2+Ａ3）

=（79.2×54.4+2×65.9×15+20×94.1）/（54.4+2×15+94.1）=45.756ｃｍ。

得:

ｙ1=79.2-45.756=33.444ｃｍ,

ｙ2=65.9-45.756=20.144ｃｍ,

ｙ3=20-45.756=-25.756ｃｍ。

由:

∑Ｉ=∑Ｉｉ+∑ｙｉ2Ａｉ。

得:

∑Ｉ=Ｉ1+2Ｉ2+Ｉ3+ｙ12×54.4+2ｙ22×15+ｙ32×94.1=159817ｃｍ4。

由:

Ｗｘ=Ｉ/ｙｍａｘ。

得:

Ｗｘ=159817/45.756=3493。

主梁受力图（以下由主梁最大受力点分析见图5）3.2.2刚度校核

由:

ｙ′ｍａｘ=ｐｌ/48ＥＩ=0.65。

考虑主梁动载系数为1.1,则ｙｍａｘ=ｙ′ｍａｘ×1.1=0.72。

结论:

ｙｍａｘｌ/750=1.27。

3.2.3强度校核

由:

σ=Ｍ/Ｗｘ=（ｐｌ/4）/Ｗｘ=（12000×950/4）/3493=816ｋｇ/ｃｍ2。

结论:

σ[σ]=2194。

3.3横担设计

3.3.1横担截面（以下由横担最大受力点分析见图6）由:

ｙｘ=20ｃｍ,∑Ｉ=∑Ｉｉ+∑ｙｉ2Ａｉ。

得:

∑Ｉ=2Ｉ+2ｙ2×Ａ=2Ｉ+2ｙ2×83=103600ｃｍ4。

由:

Ｗｘ=Ｉ/ｙｍａｘ。

得:

Ｗｘ=103600/20=5180。

3.3.2横担受力图（见图7）由:

ｙ′ｍａｘ=（ｐａｌ2/24ＥＩ）（3-4ａ2）=0.82,

考虑横担动载系数为1.1,则ｙｍａｘ=ｙ′ｍａｘ×1.1=0.9。

结论:

ｙｍａｘｌ/750=0.91。

3.3.3　强度校核

由:

σ=Ｍ/Ｗｘ=ｐａ/Ｗｘ=（14165×230）/5180=629ｋｇ/ｃｍ2。

结论:

σ[σ]=2194。

3.4立柱设计

立柱截面见图8。

立柱选用角铁的组合结构,高度9.8ｍ,承受载荷Ｐ。

Ｐ=横担承受的载荷/2+提升架自重/6=19110ｋｇ,

立柱简化为一端固定,一端自由,故μ=2。

假设角铁规格为:

Ｌ80×80×8,

Ｉｉ=22.18ｃｍ4,Ａ=10.16ｃｍ2,

Ｉ=4Ｉｉ+4∑ｙｉ2×Ａｉ=4×22.18+4×10.16×22.392=20463.3ｃｍ4,

ｉ2=Ｉ/4Ａ,ｉ=22.44ｃｍ,

λ=μＬ/ｉ=87.35100。

所以不能采用欧拉公式,如用直线公式:

ａ=304,ｂ=1.12,σｓ=235,

λ2=（ａ-σｓ）/ｂ=61.6（λ2λλ1）,是中等柔度压杆。

σｃｒ=ａ-ｂλ=304-87.35×1.12=206.2ＭＰａ,

Ｐｃｒ=Ａσｃｒ=837.87ｋＮ,

ｎ=Ｐｃｒ/Ｐ=4.4。

立柱满足稳定条件。

4实用性分析

1）立柱的设计,在总结了以往采用的钢管等形式以后,根据实用性、安全性及经济比较,选用了角钢焊接的形式。

2）经过改进设计后保证了行走梁的挠度要求,同时能够解决物料提升特种设备规范的上拱度要求,使电动小车的平稳运行安全可靠。

其次改善了提升机的整体平稳性,大大减轻了提升启动和卸载时产生的整体晃动。

3）横担采用双钢形式,有效提高了提升架的整体稳定性,控制了挠度变化过大的问题,制作安装简单方便。

5结语

对于起重提升水平运输系统由于使用方式、作业要求、环境制约各因素不同,综合考虑运输安装、安全可靠、经济合理、技术可行多方面条件,还有许多方案值得探讨。

参考文献:

[1]ＢＪ1788,钢结构设计规范[Ｓ].

[2]ＢＧ606785,起重机械安全规程[Ｓ].