盾构机吊装计算书
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盾构机吊装计算书计算:复核:审核:批准:1.1钢丝绳选用(1)钢丝绳选用(本次吊装采用中交天和、锦绣山河两个型号的盾构机,本次吊装索具的选用根据最大件中交天和盾构机前盾为例)盾构机的前盾、中盾、尾盾有四个吊点,刀盘有二个吊点。
中交天和盾构机的前盾、中盾、尾盾钢丝绳的选用按中交天和盾构机前盾考虑,构件最重105t。
最大直径:6440mm,长度:3810mm。
采用四个吊点,可求出吊点最大荷载为26.25t,应选用抗拉强度为177kg/mm2,D=66的6×37钢丝绳4根,查资料可知其破断拉力为254t。
254>105,满足施工要求。
锦绣山河盾构机的刀盘构件重60t,直径6470mm,厚度:1603mm。
采用两个吊点,单边采用两根钢丝绳。
可求出钢丝绳最大荷载为25.5t/cos30°=29.5t,每根钢丝绳载荷为30t,应选用抗拉强度为177kg/mm2,D=66的6×37钢丝绳,查资料可知其破断拉力为254t。
254>60,满足施工要求。
盾构机的台车:盾构机的台车有四个吊点,重量最大的2号车架为29t。
可求出吊点最大荷载为7.25t。
选用抗拉强度为177kg/mm2,D=42的6×37钢丝绳,查资料可知其破断拉力为103t。
103>29,满足施工要求。
(钢丝绳标准选用GB8918-2006,GB20067-2006)1.2卸扣选用中交天和盾构机的前盾、中盾、尾盾卸扣的选用按中交天和盾构机前盾考虑,构件重105t。
采用四个吊点,每吊点为26.25t,选用55t的卸扣,直径为66.5mm,安全负荷为55t,满足施工要求。
盾构机的刀盘重60t。
采用二个吊点,每吊点为30t,选用55t的卸扣,直径为66.5mm,安全负荷为55t,55t>30t,满足施工要求。
盾构机台车:2#台车最重为29t,有四个吊点,每吊点为7.25t,选用17t的卸扣,直径为38.1mm,安全负荷17t,17t>7.25t,满足施工要求。
设计依据:1.《广州市轨道交通五号线工程区庄至动物园南门区间详细勘察阶段岩土勘察报告》2.《广州市轨道交通五号线工程动物园南门至杨箕区间详细勘察阶段岩土工程勘察报告》3.《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)设计技术要求》4.广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)区庄站至动物园站区间招标设计及投标设计文件5. 广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)动物园站到杨箕站区间招标设计及投标设计文件6.《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)施工图设计结构防水工程技术要求》7.《广州市轨道交通五号线[区庄站~动物园站~杨箕站区间]盾构工程设计合同》8.广州市地铁五号线总包总体部下发的工作联系单9.采用规范:1)《人民防空工程设计规范》(GB50225-1995)2)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008)3)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)4)《地铁设计规范》(GB50157-2003)5)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)6)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)7)《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)8)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)9)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50007-2002)10)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)11)《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)12)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299—1999)2003年版13)其他相关规范、规程工程概况本工程含区庄站~动物园站及动物园站到杨箕站两个盾构区间,盾构始发井设于杨箕站,盾构机于动物园站过站,盾构吊出井设于区庄站东侧。
两区间均属珠江三角洲平原,沿线路面交通繁忙,为密集的建筑物、高架桥桩基区,地下管线密布。
动物园站~杨箕站区间隧道下穿内环放射线黄埔大道A2标以及内环—梅东—中山—立交桩基,同时距东风广场会所及环风变电桩基较近。
附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1) 单件设备最大重量: m=120t 。
(2) 几何尺寸: 6240mm x 6240mm x 3365mm 。
(3 )单件最重设备吊装验算图1中盾吊装示意图工况:主臂(L ) =30m ;作业半径(R ) =10m 额定起重量Q=138t (参见性能参数表) 计算:G=m X K1+q =12" 1.1+2.5=134.5t式中:口=单件最大质量; 0=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索 具0.5t ; 额定起重量 Q=138t > G=134.5t (最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2钢丝绳选择与校核J. JLL L I I L土-=二i _---_--i-:i --------■-・:■:-.■- 7 --- < -----• - L- B - ■■- - ■-•二二-—二二 F■二二 M =="UEDE 5F ==--7 - ~二■二二-E - ~ -主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6X 37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P: P=QK/(4X sina) =34.57ta=77° (钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575 , 大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“?”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H',则H' =K X Q 十4式中K1 :动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书株式会社小松制作所地下建机事业本部小松(中国)投资有限公司2010年4月目录页数1、计算条件 (3)1.1工程条件 (3)1.2地质条件 (3)1.3计算模型 (4)1.4盾构机规格 (5)2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)2.1 计算条件 (5)2.2 各参数的计算 (6)2.3 所需扭矩计算 (7)3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)3.1 计算条件 (8)3.2 各参数的计算 (9)3.3 推力计算 (10)4、盾构机壳体强度计算 (11)4.1 计算条件 (11)4.2 各参数的计算 (11)4.3 土荷载计算 (12)4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)4.5 载荷的计算 (13)4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)5、切削刀具寿命的计算 (19)5.1 地质概况 (19)5.2 地质计算模型化 (19)5.3 主切削刀计算 (19)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (19)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (20)5.3.3刀具磨损计算公式 (21)5.3.4刀具磨损计算结果 (22)6、三排园柱滚子轴承计算 (23)6.1 盾构机规格 (23)6.2 载荷计算 (24)6.2.1土载荷的计算 (24)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (24)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算: (25)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (25)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (25)1、计算条件:1.1、工程条件:(1) 隧道长度 m(2) 隧道最小转弯半径 250m(3) 盾构机开挖直径φ6340m m(4) 管片外径φ6200m m(5)管片内径φ5500m m(6)管片宽度 1200mm(7)管片厚度 350mm(8)分块数 5+1块(9)管片重量 4.5t / 块(10)隧道坡度‰1.2、地质条件:(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、中粗砂(2)隧道覆土厚度 5~30 m(3)地下水位GL- 0.5 m(4)间隙水压 MPa(5)透水系数 cm/sec(6)标准贯入值(N值)(7)内摩擦角 deg(8)粘着力 kN/cm2(9)含水率(W%)(10)地面负荷 6 tf/m2(11)地层反力系数 kN/m21.3、计算模型说明:由于整个计算全部采用在埋深30m ,承受最大水压力,因此计算偏与安全。
附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1)单件设备最大重量:m=120t。
(2)几何尺寸:6240mm×6240mm×3365mm。
(3)单件最重设备吊装验算图1 中盾吊装示意图工况:主臂(L)=30m;作业半径(R)=10m额定起重量Q=138t(参见性能参数表)计算:G=m×K1+q =120×1.1+2.5=134.5t式中:m=单件最大质量;K1=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索具0.5t;额定起重量Q=138t>G=134.5t(最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2 钢丝绳选择与校核图2钢丝绳受拉图主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6×37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P:P=QK/(4×sina) =34.57ta=77°(钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575,大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“Ω”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H’,则H’=K1×Q÷4式中K1:动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
则H’=K1×Q÷4=1.1×120÷4=33T<55T因此所选用的6个该型号“Ω”型美式卸扣工作能力是足够的,可以使用。
吊装器具选择如下:(1)美式弓型2.5寸55t卸扣6只。
(2)6×37+1-∮65钢丝绳4根,2根用于主钩吊装,两根用于辅助翻身。
1.1 盾尾间隙的计算盾尾间隙包括以下几部分:理论最小间隙、管片允许拚装误差、盾尾制造误差、盾尾结构变形、以及盾尾密封的结构要求等。
(1)理论最小间隙 管片外径D=6000mm ; 盾尾端至第一环管片前端的距离L=2600mm ;R o —隧道曲线半径,考虑到盾构蛇行的因素取R o =350m ;则隧道管片内侧曲线半径:0/2347R R D m =-=盾尾端部至第一环管片前端对应的圆心角:-1-1 = sin (L/R)= sin (2.6/347)=0.429φ︒ 则理论间隙为:b1 =R(1-cos )=347(1-cos0.429)=0.0097m =9.7mm φ⨯︒取b1=10mm(2)管片精度及管片拚装误差: b2=5mm(3)盾尾制造误差: b3=5mm (4)盾尾变形: b4=5mm (5)其它因素:图3-9-1 盾尾结构图φ1500图3-9-2 盾尾理论间隙计算示意图b5=5mm(6)盾尾密封刷安装尺寸: b6=45mm 所以盾尾间隙为1234561055554575b b b b b b b mm=+++++=+++++= b=9.7mm 是曲线半径350m 时,管片在盾尾内的最小极限间隙值,考虑到管片本身的尺寸误差、拼装的精度、盾尾的偏移等因素,同时考虑到盾尾还要安装同步注浆管道和盾尾密封,根据经验实际选取盾的间隙为75mm 。
1.2 推力计算1.2.1 盾构外荷载的确定由于盾构工程沿线的隧道埋深差别很大,在ZCK17+000处的隧道顶部的覆土厚度约为37m ,而在较浅处的隧道顶部距地面不足6m 。
由于盾构从洞中通过时的时间相对较短,根据常用算法,盾构的外部荷载将按照最大埋深处的松动土压和两倍盾构直径的全土柱高产生的土压计算,并取两都中的最大值作为盾构计算的外部荷载。
在大石—汉溪区间最大埋深位置在ZCK17+000处,但此处围岩为7号地层,稳定性较好。
而YCK17+020处隧道顶部为6号地层,埋深约35m ,所以对盾构计算取此断面埋深为最大埋深值。
南京地铁机场线TA04标2#盾构井〜佛城西路站区间隧道工程盾构机拆除吊耳受力验算书以切口环35T吊攀为例:吊耳材质Q235A;许用拉应力[c L=130Mpa;许用剪应力[T=130Mpa ;动载综合系数K=1.5。
切口环重量m=110T,因为使用四个吊耳,则单个吊耳受力m =27.5T吊耳厚度S=60mm,吊耳孔中心高度H=280mm,吊耳孔直径D=130mm,吊耳长度L=560mm。
侧筋板厚度S' =30mm侧筋板长度L' =450mm侧筋板中心孔直径D' =160mm 起吊时,吊耳受力如图533。
F V“F L8 6。
图5.3-3起吊吊耳受力图则竖向载荷:Fv二 m' gK=27.5*1000*9.8*1.5=404250N横向载荷:F H=F V ctg86 =404250* ctg86 °8267N (吊索水平夹角为86°吊索方向载荷:F L二 Fv /sin86 =404250/ sin86 =°05238N径向弯矩:M= F H H=28267*280=7915015N• mm①切口环吊耳应力强度计算:吊耳吊索方向上的最大拉应力为:d= F L /(L-D)S=405238/(560-130)*60=15.7Mpa因为OL< [ OL]所以吊耳拉应力满足强度使用要求。
吊耳吊索方向上的最大剪应力为:T=F H /(L-D(S=28267/(560-130)* 60=1.09Mpa因为T V [T,所以吊耳剪应力满足强度使用要求。
②切口环吊耳焊缝应力强度计算:吊耳板焊缝长度:l i=2(L-10)=2*(560-10)=1100mm侧筋板焊缝长度:l2=2(L -D-10)=2*(450-160-10)=560mm则吊耳板焊缝面积:2A i= a i l仁1100*42/ V2=32668.33mm 其中a i=k i/ V2(为吊耳焊缝宽度,k i=0.7S=0.7*60=42mm)。
220千伏东台-盖山线路缆化工程(电缆土建部分)0#-5#工作井盾构基座、反力架计算书审核复核编制中电建路桥集团有限公司福州电力缆化工程总承包部二○二○年六月第1章基座计算书一、计算依据(1)《钢结构设计标准》(GB50017-2017);(2)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001);(3)163#、009#盾构机设计图纸;二、基本参数(1)盾构机参数中交天和163#盾构机盾体总重约333t、009#盾构机盾体总重226.1t。
163#盾构机组件尺寸及重量表(2)盾构机基座盾构机基座使用250×250 H型钢制作,共12道横向支撑。
主受力结构为纵梁、横梁、并与连接杆焊接成一个整体,形成整体受力结构,盾构作用在轨道梁上,通过轨道传力到底座上,最后传递到始发架井底地基,轨道梁和支架采用焊接形式连接,其结构图如下。
基座平面图基座纵断面图基座横断面图(4)受力分析盾体重力荷载作用在轨道上,通过支架传递到底座基础,斜纵梁是受力主体,横梁把荷载传递到基础,主要受力梁为1号、2号与3号梁。
受力验算:盾构总重G=333t 其中:盾构刀盘重量G1=35t 长度L1=1.882m;前盾总成重量G2=105t L2=2.922m;中盾重量G3=95t 长度L3=2.765m;盾尾重量G4=28t,长度L4=4.090m。
由上面盾构各节段位置的重量和长度,可知结构最不利位置在前盾与刀盘组装后。
009#盾构机前盾加刀盘重量小于163#盾构机前盾加刀盘,因此只需检算163#盾构前盾下方的支承架是否满足受力要求即可。
取荷载分项系数取1.5,动载系数取1.25,则盾构前盾总成下方每根钢轨荷载为:P=1.5*1.25*1400/(2*2.922*sin62.5°)=506.3kN/m。
假设钢轨荷载均匀分布传递到支承架纵梁,则纵梁荷载q=506.3kN/m。
取支架单元支架计算:1)①号纵梁受力检算(按简支梁计算):Mmax=ql/8=506.3×0.892/8=56.5kN/m查表可知P43轨(50Mn材质)截面参数为Wx=217.3 (cm3)、屈服强度σs (MPa)≥390MPaσmax=Mmax/Wx=56500/217.3Pa=259.8MPa<390MPa满足刚度要求。
附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1)单件设备最大重量:m=120t。
(2)几何尺寸:6240mm×6240mm×3365mm。
(3)单件最重设备吊装验算图1 中盾吊装示意图工况:主臂(L)=30m;作业半径(R)=10m额定起重量Q=138t(参见性能参数表)计算:G=m×K1+q =120×1.1+2.5=134.5t式中:m=单件最大质量;K1=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索具0.5t;额定起重量Q=138t>G=134.5t(最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2 钢丝绳选择与校核图2钢丝绳受拉图主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6×37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P:P=QK/(4×sina) =34.57ta=77°(钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575,大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“Ω”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H’,则H’=K1×Q÷4式中K1:动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
则H’=K1×Q÷4=1.1×120÷4=33T<55T因此所选用的6个该型号“Ω”型美式卸扣工作能力是足够的,可以使用。
吊装器具选择如下:(1)美式弓型2.5寸55t卸扣6只。
(2)6×37+1-∮65钢丝绳4根,2根用于主钩吊装,两根用于辅助翻身。
盾构施工计算地面设备配置需求计算和说明概述:依据编制的《盾构区间施工计划》,两台盾构机都将在哈东站西向差时始发。
为满足两台盾构施工的需要,对主要地面配套设备需求参数进行计算。
哈尔滨东站现场具体情况如下:1、管片L=1.2M;2、盾构隧道通过土层主要为A3中砂层,A2粉砂层、粉质粘土层等,且中砂层表现透水、富水性好,易扰动等特性。
3、注浆带宽15cm;4、整环管片重量为:16.45T;5、区间最大坡度25‰;(南直-哈东区间)6、设备始发期间推进采用2+1+1的方式推进,当哈东站底板地连墙去除后,将采用5+2+1编组。
一、每环出渣量计算:出渣量V渣=L×S×n=1.2×3.14×3.142×1.4=52m3(L为管片宽度,S为最大开挖面积,N为松散系数1.4)每环渣重Q渣=ρ×V=1.4×52=72.8T(ρ为渣土密度,因地层主要是砂层和粘土层,选经验数据为1.4)依据上述参数,拟选用的渣土斗为12M3,自重约5T。
选用砂浆车自重约5T,选用管片小车自重约2T,初步选取单列编组方式为5+2+1。
即:5个渣土车、2个管片车和1个砂浆车。
Q砂浆=ρ×V=1.7×4=6.8T(ρ为砂浆密度,依据经验选1.7。
根据注浆带宽度和盾构机开挖直径及管片外径等参数,可计算出每环注浆量每环约4M3)二、电瓶车选择1、采用5+2+1模式运行电瓶车牵引力计算(以25T电瓶车为基础)T=Q渣+5G渣+2G管车+G砂浆+Q管片+Q砂浆+Q电瓶车=78.4+25+4+5+16.5+6.8+25=160.7T25T电瓶车在25‰的坡度下最大牵引力为120T,则实际负载为最大牵引力的:P=160.7/120=133.9%(25T牵引力不够)45T电瓶车在25‰的坡度下最大牵引力为250T,则实际负载为最大牵引力的:P=160.7/250=64.3%(可以满足使用要求)2、采用2+1+1模式T= Q渣1/2 +2G渣+G管车+G砂浆+Q管片+Q砂浆+Q电瓶车=39.2+10+4+5+16.5+6.8+25=106.5T25T电瓶车在25‰的坡度下最大牵引力为120T,则实际负载为最大牵引力的:P=106.5/120=88.7% < 90%考虑到现有电瓶车因老化等原因,各种性能参数下降,预计只能达到原设计参数的90%左右。
附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1)单件设备最大重量:m=120t。
(2)几何尺寸:6240mm×6240mm×3365mm。
(3)单件最重设备吊装验算图1 中盾吊装示意图工况:主臂(L)=30m;作业半径(R)=10m额定起重量Q=138t(参见性能参数表)计算:G=m×K1+q =120×1.1+2.5=134.5t式中:m=单件最大质量;K1=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索具0.5t;额定起重量Q=138t>G=134.5t(最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2 钢丝绳选择与校核图2钢丝绳受拉图主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6×37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P:P=QK/(4×sina) =34.57ta=77°(钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575,大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“Ω”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H’,则H’=K1×Q÷4式中K1:动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
则H’=K1×Q÷4=1.1×120÷4=33T<55T因此所选用的6个该型号“Ω”型美式卸扣工作能力是足够的,可以使用。
吊装器具选择如下:(1)美式弓型2.5寸55t卸扣6只。
(2)6×37+1-∮65钢丝绳4根,2根用于主钩吊装,两根用于辅助翻身。
规格为Φ22×10m、Φ22×12m、Φ25×14m的钢丝绳数根。
安全负荷为55t,满足施工要求。
4 最大尺寸吊装验算由于拼装机、拖车、连接桥尺寸大,以它们连接桥最大尺寸为12.558m(按13m考虑)计算其安全吊装情况。
实际情况为XGC260履带式起重机吊装中心至履带前端:3m;吊装构件至盾构井边不小于1m;以最大尺寸(连接桥最最大尺寸按13m考虑,吊装时调整角度,使其水平投影长度为9m)9÷2=4.5m。
则实际需要最大吊装距离L=3+4.5+1=8.5m。
充分考虑不同场地的情况,确定XGC260履带式起重机吊装半径取16m,起重吊装最大质量(2号台车)为40t,在工况:主臂(L)=30m,作业半径(R)=10m条件下,起重机额定起重量为Q=138T;额定起重量Q=138t>40×1.1=44t,满足吊装要求。
5 盾构机结构件吊装翻身盾构机结构件翻身采用一台XGC260履带起重机和一台QY130K汽车吊双机抬吊完成,XGC260挂上吊绳用卡环与前盾体上四个吊耳连接,QY130K挂上吊绳用卡环与盾构机翻身吊耳连接,钢丝绳与吊耳连接牢固后,两台吊车同时起吊试吊装,脱离地面300mm后,检查钢丝绳及连接部件无问题后,继续起吊至距离地面1m的位置停止起吊,QY130K汽车吊保持此吊装高度不变,XGC260履带起重机继续提升,直至盾体处于垂直位置时,XGC260为受力最大状态,完成盾构翻身工作。
如图所示:根据QY130K起重机作业性能表,可知:在QY130K汽车吊主臂L=17.4m,吊车半径3m、吊耳距离1m、安全距离1m,则作业半径为R=5米。
R=5米工况条件下,查性能参数表起重机额定起重量Q=78t;QY130K汽车吊最大实际起重量为:G=120÷2=60t则:负荷率为75%<80%,满足吊装要求。
6 基础承载力计算(1)承载力分析模型XGC260履带吊自重约260吨,单边履带宽度1.1m,长度9.6m,两条履带外缘相距7.6m,起吊时履带垫4块走道板(尺寸6m×2.5m,厚度20mm,单重重约5吨)。
履带吊通过两履带将重力传递至钢板,受力面积为履带面积2×1.1×9.6= 21.12m2;钢板又将重力传递至端头硬化层,受力面积为钢板面积4×6×2.5=60m2;端头硬化层又将重力传递至端头地层。
图3.5.2.1 履带吊站位示意图(2)地基承载力计算:地基承载力按地基承载计算(以主吊起吊重量120t最大重量为例),吊车自重为260t(含配重),地基承载力按最大起重量120t时计算,若起吊120t重物地基承载力满足要求,则其余均满足。
履带吊的两条履带板均匀受力,再在地面铺设钢板,反力最大值可按下列公式计算。
RMAX=a×(P+Q)其中P吊车自重,Q为起重量,a为动载系数,按a=1.1计算,得RMAX=1.1×(260+120)×9.8N/Kg =4096.4KN吊车承力面积(两条履带板长为8.5米、宽1.22米)为防止履带破坏地面硬化和增加受力面积,铺设3cm厚的钢板,钢板尺寸为12m×9mS=12×9=108m2吊车起吊对场地的均布荷载为:P= RMAX/S =4096.4KN/108m2=37.93kPa 吊车起吊对场地荷载取均布载荷1.4倍:35.01×1.4=53.101kPa所以,单位面积的地基承载需求为53.101kpa,考虑安全系数 2.5,则最大地基承载力为:53.101×2.5=132.753kPa吊装过程中计算硬化路面的承载力,只要大于132.753 KPa即可满足要求。
设计地面硬化厚度为35cm厚C35钢筋混凝土地面,把履带吊所压的地面面积理想为条形基础,条形基础宽2.5m,长度15m,埋置深度0.35m,通过本标段岩土工程勘察报告得知地基主要为卵石土土质,查岩土工程勘察报告列表,砂卵石土的重度20.5KN/m3,粘聚力c=0Kpa,内摩擦角φ=35°。
根据太沙基极限承载力公式:Pu=0.5Nγ×γ×b+Nc×c+Nq×γ×dγ—地基土的重度,KN/m3;b—基础的宽度,m;c—地基土的粘聚力,KN/ m3;d—基础的埋深,m。
Nγ、Nc、Nq—地基承载力系数,是内摩擦角的函数,可以通过查太沙基承载力系数表见表3-1所示:太沙基地基承载力系数Nγ、Nc、Nq 的数值表表3-1角φ=35°。
根据内摩擦角φ=35°(按34°进行查表)查表3-1得承载力系数Nγ=36、Nc=52.8、Nq=36.6。
代入公式Pu=0.5×36×20.5×2.5+52.8×0+36.6×20.5×0.35=1185.105Kpa取安全系数k=2.5,因此地基的承载力为:fT= Pu/k=1185.105/2.5=474.042Kpa>132.75Kpa从计算结果得知,地面硬化35cm厚C35混凝土完全可以承受最大承载力。
7.侧墙抗倾覆计算图3.5.3 主动土压力示意图吊机站位站在侧墙背后,则相当于侧墙后填土表面有吊机所施加的荷载。
吊机产生的总荷载为64.1kpa,吊机宽度9.1m,简化后,等同于一个大小为7.6kpa的均布荷载,分布长度为9.1m。
挡墙深度为4m。
受到的最大土压力位置深度为H=4m,φ=35°按照朗金主动土压力计算公式可得:γH+(=Pa,其中-Ka)q2cKaγ为砂卵石土重度,q为均布载荷,Ka为砂卵石土主动土压力系数,c为砂卵石土凝聚力。
查岩土工程勘察报告列表,砂卵石土的重度γ= 20.5KN/m3,粘聚力c=0Kpa。
土压力系数Ka=tan2(45°-φ/2)=0.27。
计算得,侧墙受到的最大土压力与最小土压力为Pa max=(20.5×4+7.6)×0.27=27.192Kpa。
Pa min=7.6×0.27=2.052KPa由分布图面积可求得主动土压力合力Ea及其作用点位置:Ea=2.052×4+0.5×(27.192-2.052)×4=58.488kNEa的作用点距墙角为C:C=[2.052×4×2.7+0.5×(27.192-2.052)×4×1.8]/58.488=1.93m。
始发端头挡土墙厚度为0.3m,其重心距墙角的水平距离为0.3m,已知挡土墙总重量为2505kg+2400×99.83kg=242097kg,其重力的反作用力产生的力矩大小为M1=242097×10×0.3=726.291kN·m。
土压力产生的力矩为M2=Ea×C=58.488×1.93=112.8818kN·m抗倾覆系数K=M1/M2=726.291/112.8818=6.4>1.6因此,挡土墙的设计符合吊装要求,不会倾覆。
8吊耳受力计算盾构机中盾最重为120吨,布置4个吊耳,平均每个受力30吨,刀盘重量62.3吨,布置2个吊耳,平均每个受力31.15吨。
图3.6.1 盾构机刀盘图3.6.2 吊耳(1)吊耳抗拉抗剪强度计算吊耳采用Q345普通热轧钢板气割制成。
根据《钢结构设计规范》GB50017—2003查知,Q345厚钢板的抗拉强度设计值为[]2/305mm N =σ,抗剪强度设计值为[]2/180mm N =τ:各参数计算公式为:/a F S σ= /b F S τ=式中:σ-吊耳上正应力(最大正应力)т-翻转后吊耳受剪应力(最大剪应力)W-吊耳上绳索应力S a -为吊耳所受拉应力最大处的面积S b 为吊耳所受剪应力最大处的面积计算结果如下:(1)22(22090)607800a S mm mm =-⨯=(a S 为图3.6.2中A-A 的截面积)522/ 3.2510/780041.67/a F S N mm N mm σ==⨯=(2)22(11045)603900b S mm mm =-⨯=(b S 为图3.6.2中B-B 的截面积)522/ 3.2510/390083.33/b F S N mm N mm τ==⨯=计算结果远小于设计,因此,吊耳本身抗拉、抗剪强度满足使用要求。
(2)吊耳焊缝焊接强度计算吊耳采用Q345普通热轧钢板气割制成。
根据《钢结构设计规范》GB50017—2003查知,Q345厚钢板焊缝强度设计值为[]21/240mm N =σ:计算公式为()d d L Fk ⨯-⨯=21σk-动载系数,取1.4F-焊缝受力,L-焊缝长度,d-焊缝宽度,()521 1.4 3.251042.13/30026060N mm σ⨯⨯==-⨯⨯计算结果远小于设计,因此,吊耳焊缝焊接强度满足使用要求。