盾构机吊装计算书
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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) =34.57t
a=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×9m
S=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×d
γ—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: