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 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=mx K1+q=120x 1.1+2.5=134.5t 式中:m=单件最大质量;K仁动载系数,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: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)=34.57t 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“?”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。贝U H' =KX Q-4=1.1 x 120-4=33T<55T 因此所选用的6个该型号“ ?”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) 6X 37+1-为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①22 x 10m、 ①22 x 12m、①25 x 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) 9十2 = 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 X 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贝负荷率为 75%V 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 X 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 2X 1.1 X 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 X 6 X 2.5=60m2 ;端头硬化层又将重力传递至端头地层。 履带吊站位示意图

Pu=0.5N YXYX b+NcX c+NqXyXd 厂地基土的重度, KN/m3 ; b —基础的宽度, m ; c—地基土的粘聚力, KN/m3 ;

(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 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 X (P+Q) 其中P吊车自重, Q为起重量,a为动载系数,按 RMAX=1.1 X( 260+120 )X 9.8N/Kg=4096.4KN 吊车承力面积(两条履带板长为 8.5米、宽1.22 为防止履带破坏地面硬化和增加受力面积,铺设

足。 a=1.1计算,得 米) 3cm厚的钢板,钢板尺寸为 12m X 9m S=12 X 9=108m2 吊车起吊对场地的均布荷载为: 吊车起吊对场地荷载取均布载荷 所以,单位面积的地基承载需求为 53.101 X 2.5=132.753kPa 吊装过程中计算硬化路面的承载力, 设计地面硬化厚度为 为条形基础,条形基础宽

为:

P=RMAX/S=4096.4KN/108m2=37.93kPa 1.4 倍:35.01 X 1.4=53.101kPa 53.101kpa,考虑安全系数 2.5,则最大地基承载力

只要大于 132.753KPa即可满足要求。 35cm厚C35钢筋混凝土地面,把履带吊所压的地面面积理想 2.5m,长度15m,埋置深度 0.35m,通过本标段岩土工程勘察 砂卵石土的重度 20.5KN/m3, 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, 粘聚力c=0Kpa,内摩擦角 $ =35°根据太沙基极限承载力公式: 图3.5.3主动土压力示意图

d —基础的埋深, m。 NY 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 NY、NC、Nq的数值表表3-1 内摩擦角 地基承载力系数 内摩擦角 地基承载力系数 0(度) NT NC Nq 0(度) N

T NC Nq

0 0 5.7 1.00 22 6.50 20.2 9.17 2 0.23 6.5 1.22 24 8.6 23.4 11.4 4 0.39 7.0 1.48 26 11.5 27.0 14.2 6 0.63 7.7 1.81 28 5.0 31.6 17.8

8 0.86 8.5 2.20 30 20 37.0 22.4 10 1.20 9.5 2.68 32 28 44.4 28.7 12 1.66 10.9 3.32 34 36 52.8 36.6 14 2.20 12.0 4.00 36 50 63.6 47.2

16 3.00 13.0 4.91 38 90 77.0 61.2 18 3.90 15.5 6.04 40 130 94.8 80.5 20 5.00 17.6 7.42 45 326 172.0 173.0 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=OKpa,内摩擦角$ =35°根

据内摩擦角0=5° (按34°进行查表)查表 3-1得承载力系数 NY=6、NC=52.8、Nq=36.6。 代入公式 Pu=0.5 X 36 X 20.5 X 2.5+52.8 X 0+36.6 X 20.5 X 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

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, $ =35。 按照朗金主动土压力计算公式可得: Pa = (YH+ q) Ka - 2c.. Ka,其中

丫为砂卵石土重度,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,砂卵石土的重度丫 =20.5KN/m 3,粘聚力c=0Kpa。土压力系数 Ka=tan2 (45° -砂2) =0.27。 计算得,侧墙受到的最大土压力与最小土压力为 Pamax= ( 20.5X 4+7.6)X 0.27=27.192Kpa。 Pamin=7.6 X 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=2.052X 4+0.5X( 27.192-2.052)X 4=58.488kN Ea的作用点距墙角为 C: C=[2.052 X 4X 2.7+0.5 X( 27.192-2.052)X 4X 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+2400X 99.83kg=242097kg,其重力的反作用力产生的力矩大小为 M1=242097X 10X 0.3=726.291kN • m。 土压力产生的力矩为 M2=EaX C=58.488X 1.93=112.8818kN • m 抗倾覆系数 K=M1/M 2=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盾构机刀盘吊耳图