40t龙门吊轨道梁设计.docx

1、40t龙门吊轨道梁设计西安地铁三号线试验段TJSG-1标工程40吨龙门吊轨道梁施工设计方案1、工程概况1.1 鱼化寨站概况及结构设计鱼化寨站为西安市地铁三号一期工程的起点站，车站位于西安市雁塔区富裕路与丰盛路十字路口西侧，沿富裕路东西向靠路南侧布置。车站主体为地下两层三跨框架结构（局部为单柱双跨结构），长360.11m，标准段宽20.7m（西侧端头井段宽度为28.9m、东侧端头井宽度为26.4m），基坑开挖深度18.5m（端头井深约19.48m），覆土厚度3.383.88m，基底位于3-4-2粉质粘土层，基坑变形控制保护等级为一级。车站设六个出入口和三组风亭。鱼化寨站平面示意图西安市地铁三号线

2、试验段TJSG-1标工程包含鱼化寨站、丈八北路站、鱼化寨站丈八北路站区间（以下简称鱼丈区间）、丈八北路站延平门站区间（以下简称丈延区间），共两站两区间。鱼化寨站丈八北路站盾构区间，左线起止里程为ZDK12+141.075ZDK14+237.540,左线全长2096.465m;右线起止里程YDK12+138.875YDK14+237.540，右线全长2098.665m。在里程ZDK12+139.575+208.145设置一条长68.57m的单渡线，在里程ZDK12+208.145+224.245设盾构始发井连接单渡线段及盾构隧道段。区间先以R=400的曲线向东南方向前行，侧穿皂河桥及下穿皂河，然

3、后以R=450m的曲线向东北方向前行，在西安旧机动车交易中心场地通过地裂缝段。右线始发井和出土口设置在鱼化寨车站内。区间隧道采用盾构法施工，盾构隧道衬砌管片外径6.0m，内径5.4m，宽1.5m，厚0.3m，分为6块，管片采用错缝拼装。管片砼采用高抗渗高强度C50等级的混凝土，抗渗等级为S12。1.2 龙门吊布置及设计根据盾构隧道施工特点和工艺要求，计划在盾构始发井 (左线)先安装40吨龙门吊来进行隧道土石方及材料的吊运。随后根据施工要求，安装始发井（右线）40吨龙门吊。在施工右线时40吨龙门吊架设位置：轨道梁布置位置为结构轴线31轴45轴。轨道梁总共设置4道，南北两道分别设置在原始路面上，中

4、间两道设置在结构顶板上。轨道梁承载力主要由结构框架柱及框架梁承载，经过验算可以满足承载力要求。为满足施工过程周转材料及拆除负环，4道轨道梁统一向基坑东侧顺延8m。40t龙门吊主要起吊管片、碴土以及施工材料。一环管片重约20t/环，管片三块标准块总重约12t；碴土斗自重约13T，掘进一环渣土量约63m3，每斗出土重量约17T，共计30T，因此龙门吊的最大起吊重量约30t。龙门吊设计时考虑到安全储备，按最大吊重量约40T考虑。本工程计划安装龙门吊跨度为12m，自重100t，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为6m，起重设备的最大吊重为40t。2、40吨龙门吊轨道梁设计说明2.1

5、设计依据（1）西安市城市轨道交通三号线试验段工程土建工程的相关合同文件、招标文件、投标文件、设计资料等。（2）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及西安地区在安全文明施工等方面的规定。（3）江正荣编建筑施工计算手册。国振喜等编简明建筑工程施工手册。（4）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）。（5）建筑施工手册（第四版）。（6）我单位的地下工程结构方面的施工经验。2.2 设计检算原则1）在满足结构受力的前提下应考虑挠度变形控制。2）综合考虑结构的安全性、稳定性。3）采取比较符合实际的力学模型进行计算。2.3 设计范围40t龙门吊钢筋混凝土轨道梁分别在不同位置处的受力和配筋

6、设计。轨道梁支撑形式序号编号名称图示尺寸轨道梁尺寸支撑位置轨道梁位置关系备注1牛腿牛腿尺寸: b=1000mm h=1300mm h1=440mm c=1850mm下柱尺寸: 10001000mm纵向位于4041轴中心线上，横行牛腿中心距B轴1.3m。位于轨道梁下方支撑轨道梁。13页2横向梁梁长=5.3m截面尺寸=800600mm纵向位于3134轴中心线上，横向设置在B、C两轴之间。位于轨道梁下方支撑轨道梁。16页3梁长=7.8m截面尺寸=800800mm纵向位于3539轴中心线上，横向一端设置距B轴2.5m，另一端设置在C轴上。位于轨道梁下方支撑轨道梁。20页4梁长=8.2m截面尺寸=100

7、0900mm纵向位于4445轴中心线上，横向一端设置距B轴2.5m，另一端设置在C轴上。位于轨道梁下方支撑轨道梁。23页5立柱截面尺寸=10001000mm纵向位于3134轴、3539轴、4445轴，横向3134轴设置在B、C两轴上，3539轴一端设置距B轴2.5m另一端设置在C轴上，4445轴一端设置距B轴2.5m另一端设置在C轴上。位于横向梁下方支撑横向梁及轨道梁。26页3、40吨龙门吊轨道梁结构设计参数本工程计划安装龙门吊跨度为12m，自重100t，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为6m，起重设备的最大吊重为40t。龙门吊跨度为12m，每侧两轮间距为11.387m。

8、龙门吊起重设备为小车，该小车的最大承载为40t。龙门吊自重100t。考虑到龙门吊偏压，单个轮压最不利情况最大值为250KN，安全系数按1.2考虑约为300KN，单侧轮压为500KN。龙门吊轨道直接安装在钢筋砼轨道梁上，在轨道梁上预埋固定钢轨的钢筋。轨道梁一侧沿3145轴纵向设置，在45轴之外向东延伸8米。为了区分轨道梁，把轨道梁分为a、b、c、d四道。4、40吨龙门吊轨道梁设计验算4.1龙门吊轨道梁布设在天然地基上4.1.1计算模型与计算荷载龙门吊轨道梁按天然地基梁进行计算，龙门吊单侧轨距为11.387m，龙门吊作用于轨道上轨压和起吊材料对轨道梁的压力F=300kN。4.1.2轨道梁受力与配筋

9、计算混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范建筑抗震设计规范(GB 50011-2010), 本文简称抗震规范1 已知条件及计算要求： (1)已知条件：矩形梁 b=600mm，h=450mm。砼 C35，fc=16.70N/mm2，ft=1.57N/mm2，纵筋 HRB400，fy=360N/mm2，fy=360N/mm2，箍筋 HPB300，fy=270N/mm2。弯矩设计值 M=300.00kN.m，剪力设计值 V=10.00kN，扭矩设计值 T=0.00kN.m。 (2)计算要求： 1.正截面受弯承载力计算 2.斜截面受剪承载力计算 3.裂缝宽度计算。2 抗

10、弯计算:(1)求相对界限受压区高度bcu=0.0033-(fcu,k-50)10-5=0.0033-(35-50)10-5=0.00345cu0.0033，取cu=0.00330按混凝土规范公式(6.2.7-1)(2)单筋计算基本公式，按混凝土规范公式(6.2.10-1)(3)求截面抵抗矩系数sh0=h-as=450-35=415mm(4)求相对受压区高度(5)求受拉钢筋面积AsAs=1fcbh0/fy=0.1921.0016.70600415/360=2222mm2(6)配筋率验算受拉钢筋配筋率=As/(bh)=2222/(600450)=0.82% smin=max0.0020,0.45f

11、t/fy=0.451.57/360=0.0020=0.0020配筋率满足要求3 抗剪计算:(1)截面验算，按混凝土规范公式(6.3.1)V=0.25cfcbh0=0.251.00016.70600415=1039575N=1039.58kN V=10kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算，按混凝土规范公式(6.3.4-2)V cvftbh0+fyv(Asv/s)h0Asv/s = (V-cvftbh0)/(fyvh0) = (10.00103-0.701.57600415)/(270415) = -2.35298mm2/mm=-2352.98mm2/m配箍率sv=Asv/s/b=-2.35298

12、/600=-0.39% svmin=0.14% 不满足最小配箍率抗剪箍筋按构造配筋: Asv/s = svminb=0.14%600=0.83733mm2/mm=837.33mm2/m4 配置钢筋： (1)上部纵筋：计算As=540mm2，实配4E25(1963mm2=0.73%)，配筋满足 (2)下部纵筋：计算As=2222mm2，实配5E25(2454mm2=0.91%)，配筋满足 (3)箍筋：计算Av/s=837mm2/m，实配d10300四肢(1047mm2/m sv=0.17%)，配筋满足5 裂缝计算:(1)截面有效高度:(2)受拉钢筋应力计算, 根据混凝土规范式7.1.4-3:(3

13、)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率, 根据混凝土规范式7.1.2-4:(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数, 根据混凝土规范式7.1.2-2:=-0.5262 0.2, 取=0.2受拉区纵向钢筋的等效直径deq:根据混凝土规范表7.1.2-1 构件受力特征系数cr = 1.9:(5)最大裂缝宽度计算, 根据混凝土规范式7.1.2-1:s = sqWmax=0.014mm Wlim=0.400mm, 满足。4.2轨道梁布设在牛腿处龙门吊轨道梁设在牛腿处进行计算，龙门吊单侧轨距为11.387m，牛腿间距为4.5m。由于龙门吊轮距较宽，每跨只承受龙门吊1/4轮压。龙门吊作用于轨道上

14、轨压和起吊材料对轨道梁的压力充分考虑系数F=300kN。混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范建筑结构荷载规范(GB 50009-2001), 本文简称荷载规范1 计算简图：2 计算条件：荷载条件:均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%梁容重 : 25.00kN/m3计算时考虑梁自重: 考虑恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40配筋条件:抗震等级 : 不设防纵筋级别 : HRB400混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300配筋调整系数 : 1.0

15、上部纵筋保护层厚: 25mm面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 25mm最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200截面配筋方式 : 双筋3 计算结果：单位说明:弯矩:kN.m 剪力:kN纵筋面积:mm2箍筋面积:mm2/m裂缝:mm 挠度:mm梁号 1: 跨长 = 4500 BH = 600 600左中右弯矩(-) : 0.000 0.000 -283.788弯矩(+) : 0.001 290.442 0.000剪力: 141.236 -243.064 -267.364上部as: 35 35 35下部as: 35 35 35上部纵筋: 720 720 1457下部

16、纵筋: 720 1491 720箍筋Asv: 837 837 837上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)箍筋实配: 4d10250(1257) 4d10250(1257) 4d10250(1257)腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804)上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21%裂缝: 0.000 0.317 0.304挠度: 0.000 2.713

17、 0.000最大裂缝:0.317mm0.400mm 最大挠度:2.713mm22.500mm(4500/200) 本跨计算通过.梁号 2: 跨长 = 4500 BH = 600 600左中右弯矩(-) : -283.788 0.000 -189.192弯矩(+) : 0.000 195.846 0.000剪力: 225.321 201.021 -183.279上部as: 35 35 35下部as: 35 35 35上部纵筋: 1457 720 977下部纵筋: 720 1010 720箍筋Asv: 837 837 837上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963

18、)下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)箍筋实配: 4d10250(1257) 4d10250(1257) 4d10250(1257)腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804)上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21%裂缝: 0.304 0.120 0.107挠度: 0.000 1.181 0.000最大裂缝:0.304mm0.400mm 最大挠度:1.181mm22.500mm(4500/200) 本跨计算通过.梁号 3: 跨

19、长 = 4500 BH = 600 600左中右弯矩(-) : -189.192 0.000 -283.788弯矩(+) : 0.000 195.846 0.000剪力: 183.279 -201.021 -225.321上部as: 35 35 35下部as: 35 35 35上部纵筋: 977 720 1457下部纵筋: 720 1010 720箍筋Asv: 837 837 837上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)箍筋实配: 4d10250(1257) 4d10250(125

20、7) 4d10250(1257)腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804)上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21%裂缝: 0.107 0.120 0.304挠度: 0.000 1.181 0.000最大裂缝:0.304mm0.400mm 最大挠度:1.181mm22.500mm(4500/200) 本跨计算通过.梁号 4: 跨长 = 4500 BH = 600 600左中右弯矩(-) : -283.788 0.000 0.000弯矩(+) : 0.000 290.

21、442 0.001剪力: 267.364 243.064 -141.236上部as: 35 35 35下部as: 35 35 35上部纵筋: 1457 720 720下部纵筋: 720 1491 720箍筋Asv: 837 837 837上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963)箍筋实配: 4d10250(1257) 4d10250(1257) 4d10250(1257)腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804)上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55

22、%下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55%箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21%裂缝: 0.304 0.317 0.000挠度: 0.000 2.713 0.000最大裂缝:0.317mm0.400mm 最大挠度:2.713mm22.500mm(4500/200) 4 所有简图：4.3 顶板轨道梁处于4041轴位置牛腿设计4.3.1 牛腿设置在4041轴结构中柱位置布设轨道梁，龙门吊轨道梁为一直线梁。由于轨道梁偏移立柱较大，必须在立柱上设置牛腿。因此在4041轴立柱处设计一长1.850mm、宽1000mm、高1300mm牛腿支座.牛腿与立柱、轨道梁之间钢筋锚固。因为此牛腿处可

23、能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于轨道梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。4.3.1 牛腿承载力与配筋计算混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范1 设计资料：1.1 已知条件：混凝土强度等级：C35, ftk=2.20N/mm2, fc=16.70N/mm2纵筋级别： HRB335, fy=300N/mm2箍筋级别: HPB300, fy=270N/mm2弯筋级别: HRB335, fy=300N/mm2牛腿类型: 无上柱双牛腿牛腿尺寸: b=1000mm h=1300mm h1=440mm c=1850mm 下柱宽度: H1=700mm牛腿顶部竖向力

24、值: F1vk=370.37kN F2vk=370.37kN F1v=500.00kN F2v=500.00kN a1=1450.00mm a2=950.00mm牛腿顶部水平力值: F1hk=0.00kN F2hk=0.00kN F1h=0.00kN F2h=0.00kN1.2 计算要求： 1.斜截面抗裂验算 2.正截面抗弯计算3.水平箍筋/弯起钢筋面积计算2 斜截面抗裂验算根据混凝土结构设计规范（GB500102002）第10.8.1条规定： = 1143.335kN Fvk = 370.370kN 0.2%, 取min = 0.236% 取As1 = minbh0 = 0.200%1000

25、1295 = 3050mm2 As = AS1+AS2 = AS1+1.2Fh/fy = 3050+(1.20.00103)/300 = 3050mm2纵筋实配: 7D25 As=3436mm2(=0.27%)3050mm2满足要求.4 水平箍筋/弯起钢筋面积计算水平箍筋面积计算：根据规范10.8.4要求,水平箍筋在牛腿上部2h0/3的范围内截面面积不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即 ASh 0.5AS1 = 0.53050 = 1525mm2箍筋实配: d1095牛腿上部2/3h0范围内: Ash = 1571mm2 1525mm2满足要求.根据剪跨比a/h0 = 1450.0

26、0/1295.00 = 1.120.3应设弯起钢筋弯起钢筋面积计算根据规范10.8.4要求,弯起钢筋的截面面积不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即 ASb 0.5AS1 = 0.53050 = 1525mm2弯筋实配: 4D25 Asb = 1963mm2(=0.15%) 1525mm2满足要求.4.4轨道梁横向支撑梁在3139轴和4145轴处两道轨道梁在结构框架柱之间通过，由于轨道梁中心距框架柱间距较大，所以在结构框架柱位置布设横向梁支撑轨道梁。横向梁截面根据跨度的不同而发生改变，根据不同的跨度采用不同的配筋。横向梁跨度长度分别为，5.3m设在3134轴截面尺寸800mm600m

27、m、7.8m设置在3539轴截面尺寸800mm800mm、8.2m设置在4445轴截面尺寸1000mm900mm。横向梁钢筋锚入框架梁立柱中，横向梁中预留轨道梁钢筋。因为此横向梁可能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于横向梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。4.3.1 5.3m横向梁承载力及配筋计算混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范建筑结构荷载规范(GB 50009-2001), 本文简称荷载规范1 计算简图：2 计算条件：荷载条件:均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度:

28、0.0%梁容重 : 25.00kN/m3计算时考虑梁自重: 考虑恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40配筋条件:抗震等级 : 不设防纵筋级别 : HRBF335混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200截面配筋方式 : 双筋3 计算结果：单位说明:弯矩:kN.m 剪力:kN纵筋面积:mm2箍筋面积:mm2/m裂缝:mm 挠度:mm梁号 1: 跨长 = 5300 BH = 800 600左中右弯矩(-)

29、: 0.000 0.000 0.000弯矩(+) : 0.002 870.990 0.005剪力: 411.745 -226.415 -864.575上部as: 60 60 60下部as: 60 60 60上部纵筋: 960 960 960下部纵筋: 1130 6014 1130箍筋Asv: 2674 2674 2674上纵实配: 4P28(2463) 4P28(2463) 4P28(2463)下纵实配: 10P28(6158) 10P28(6158) 10P28(6158)箍筋实配: 4d12100(4524) 4d12100(4524) 4d12100(4524)腰筋实配: 6d14(924) 6d14(924) 6d14(924)上实配筋率: 0.51% 0.51% 0.