40t龙门吊轨道梁计算书(哈西地铁三标)

目 录 1 1 工程概况工程概况 1 2 2 龙门吊计算参数龙门吊计算参数 2 2 12 1 最不利垂直动荷载最不利垂直动荷载 2 2 22 2 最不利水平动荷载最不利水平动荷载 3 1 1 纵向水平动荷载 纵向水平动荷载 3 2 2 横向水平动荷载 横向水平动荷载 4 3 3 轨道梁设计轨道梁设计 4 3 13 1 车站结构范围内轨道梁车站结构范围内轨道梁 4 1 1 最不利正弯矩 最不利正弯矩 5 2 2 最不利负弯矩 最不利负弯矩 5 3 3 最不利剪力 最不利剪力 5 4 4 梁截面下部配筋计算 梁截面下部配筋计算 6 5 5 梁截面上部配筋计算 梁截面上部配筋计算 8 6 6 梁斜截面承载力验算 梁斜截面承载力验算 9 7 7 梁挠度验算 梁挠度验算 10 3 23 2 轨道梁立柱轨道梁立柱 11 1 1 正截面受压承载力计算 正截面受压承载力计算 11 2 2 立柱斜截面承载力验算 立柱斜截面承载力验算 12 3 3 立柱纵向抗弯验算 立柱纵向抗弯验算 12 4 4 立柱横向抗弯验算 立柱横向抗弯验算 13 3 33 3 立柱下基础梁立柱下基础梁 14 1 1 纵向抗倾覆性能 纵向抗倾覆性能 16 2 2 横向抗倾覆性能 横向抗倾覆性能 16 3 3 基底最大压力 基底最大压力 17 4 4 基础纵向配筋计算 基础纵向配筋计算 17 5 5 基础横向配筋计算 基础横向配筋计算 18 6 6 其它措施 其它措施 19 40t40t龙门吊轨道梁设计计算书龙门吊轨道梁设计计算书 1 1 工程概况工程概况 哈西大街站作为学府四道街站 哈西大街站区间盾构始发站 为配合盾构施工 需要设置一台龙门吊 主要用于渣土及管片的吊运 须施做轨道梁供龙门吊行走 龙门吊为中铁一局建工机械有限公司产 SMQ4516X 双梁箱型门式起重机 以下 简称门吊 额定起吊重量为 40t 跨度为 16m 双侧悬臂 8m 起重机总重量为 120t 其中天车 20t 龙门吊主要由门架 电动葫芦 装有起升机构和小车运行机 构 大车运行机构 操纵室及电气设备等组成 见下图 龙门吊立面图 一 龙门吊立面图 一 龙门吊立面图 一 龙门吊立面图 一 2 2 龙门吊计算参数龙门吊计算参数 2 12 1 最不利垂直动荷载最不利垂直动荷载 龙门吊自重 1200KN 行走天车自重 200KN 额定起重重量 400KN 额定荷载下 天车只能行走至单侧轨道正上方 此时单侧荷载为最不利情况 其单轮最大荷载 N 1200 200 4 400 200 2 550KN 结构受力示意图结构受力示意图 2 22 2 最不利水平动荷载最不利水平动荷载 1 1 纵向水平动荷载 纵向水平动荷载 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 5 1 2 条的相关规定 吊车纵向 水平荷载标准值为作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的 10 则纵向 水平制动力 F1 N 2 10 550 2 0 1 110 KN 纵向水平风荷载 Wk z s zw0 3 15 1 3 0 74 0 55 1 67 KN 式中 Wk 风荷载标准值 KN z 高度 z 处的风振系数 s 风荷载体型系数 z 风压高度变化系数 w0 基本风压 KN 其中 z 1 1 3 15 z z 74 0 173 0 181 2 式中 脉动增大系数 脉动影响系数 振型系数 z 风压高度变化系数 z 纵向水平风力 F2 Wk S1 2 1 67 39 3 13 8 12 2 2 4 13 6 2 79 5 KN 纵向水平最不利动荷载 F3 F1 F2 110 79 5 189 5 KN 2 2 横向水平动荷载 横向水平动荷载 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 5 1 2 条的相关规定 吊车横向 水平荷载标准值为横向小车重量与额定起吊重量之和的 10 剩以重力加速度 则 单轮横向水平制动力 F4 200 400 0 1 2 2 15 KN 单轮横向水平风力 F5 Wk S2 2 2 1 67 106 2 48 4 24 3 KN 单轮横向水平最不利动荷载 F6 F4 F5 15 24 3 39 3 KN 3 3 轨道梁设计轨道梁设计 3 13 1 车站结构范围内轨道梁车站结构范围内轨道梁 梁宽600 高700 混凝土强度等级C30 在车站结构范围内为6等跨连续梁 跨度为3 45m 轨道梁结构图轨道梁结构图 梁自重产生的均布静荷载 q1 0 6 0 7 25 10 5KN m 龙门吊产生的集中动荷载 q2 q3 550KN 当集中荷载置于第6跨跨中时 可计算出该处最不利正 负弯矩及最不利剪力 1 1 最不利正弯矩 最不利正弯矩 梁自重产生的正弯矩 M1 KMql2 0 08 10 5 3 452 10 KN m 龙门吊集中动荷载产生的正弯矩 M2 KMFl 0 213 550 3 45 404 KN m 则跨中最不利正弯矩 M3 1 2 M1 1 4 M2 1 2 10 1 4 404 578 KN m 2 2 最不利负弯矩 最不利负弯矩 梁自重产生的支座处负弯矩 M4 KMql2 0 125 10 5 3 452 15 6 KN m 龙门吊集中动荷载产生的支座处负弯矩 M5 KMFl 0 188 550 3 45 356 7 KN m 则最不利支座处负弯矩 M6 1 2 M4 1 4 M5 1 2 15 6 1 4 356 7 518 KN m 3 3 最不利剪力 最不利剪力 梁自重产生的剪力 V1 KVql 0 625 10 5 3 45 22 6 KN 龙门吊集中动荷载产生的剪力 V2 KVF 0 688 550 378 4 KN 则最不利剪力 V3 1 2 V1 1 4 V2 1 2 22 6 1 4 378 4 557 KN 最不利内力荷载分布示意图最不利内力荷载分布示意图 4 4 梁截面下部配筋计算 梁截面下部配筋计算 矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 f 2 hbf 0 0 0 0c1pppypssy ahAfahAM 混凝土受压区高度按下式确定 0 c1 fbf ppypppysysy AfAfAAf 混凝土受压区高度还应符合下列条件 0bh 2a 式中 M 弯矩设计值 系数 1 混凝土轴心抗压强度设计值 c f 受拉区 受压区纵向普通钢筋的截面面积 ss AA 受拉区 受压区纵向预应力钢筋的截面面积 pp AA 受拉区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应 0p 力筋应力 b 矩形截面的宽度 截面有效高度 0 h 受压区纵向普通钢筋合力点 预应力筋合力点至截面受 ps aa 压边缘的距离 受压区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离 a 由于没有设置预应力钢筋 同时考虑钢筋及混凝土的抗疲劳强度 则受压区高 度为 pc1 fbf sysy AAf 4 2945300 6 431030060068 03 41 01 mm 2 70 mm 8 365 5 1240700565 0h0 b 565 0 0036 0 102 300 1 8 0 E f 1 5 cus y 1 b 0036 0 10 50 1 20 0033 010 50 0033 0 55 kcucu f mm105 5 12402 2 a 因受压区高度不满足要求 故采用下列公式进行计算 fhf 0 pysppypsssyspp aaAfaahAaaAM p 式中 受拉区纵向普通钢筋合力点 预应力筋至受拉边缘的距 p aas 离 f sssy aahAM 5 12404014700 30010578 6 s A 梁下部受拉区配筋面积 2 mm3246 s A 因纵向受力钢筋最小配筋百分率取0 20 和ft fy 1 43 300 0 48 中较 min 大值 则 bhft fy 600 700 0 48 2016 2 min 梁下部实际配筋采用7 28的二级钢筋 钢筋面积为 配筋满足要求 22 mm3246mm6 4310 s A 5 5 梁截面上部配筋计算 梁截面上部配筋计算 矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算 f 2 hbf 0 0 0 0c1pppypssy ahAfahAM 混凝土受压区高度按下式确定 0 c1 fbf ppypppysysy AfAfAAf 混凝土受压区高度还应符合下列条件 0bh 2a 由于没有设置预应力钢筋 同时考虑钢筋及混凝土的抗疲劳强度 则受压区高 度为 pc1 fbf sysy AAf 6 43103004 294530060068 0 3 41 01 mm2 70 mm 8 365 5 1240700565 0h0 b 565 0 0036 0 102 300 1 8 0 E f 1 5 cus y 1 b 0036 0 10 50 1 20 0033 0 10 50 0033 0 55 kcucu f mm10814402 2 a 因受压区高度不满足要求 故采用下列公式进行计算 fhf 0 pysppypsssyspp aaAfaahAaaAM p 式中 受拉区纵向普通钢筋合力点 预应力筋至受拉边缘的距 p aas 离 f sssy aahAM 5 12404014700 30010518 6 s A 梁上部受拉区配筋面积 2 mm3 2909 s A 因纵向受力钢筋最小配筋百分率取0 20 和ft fy 1 43 300 0 48 中较 min 大值 则 bhft fy 600 700 0 48 2016 2 min 梁上部实际配筋采用6 25的二级钢筋 钢筋面积为 配筋满足要求 22 mm3 2909mm 4 2945 s A 6 6 梁斜截面承载力验算 梁斜截面承载力验算 当hw b 700 600 1 17 4时 采用下式进行计算 0cc bhf0 25V 式中 V 构件斜截面上的最大剪力设计值 混凝土强度影响系数 取1 0 c b 矩形截面的宽度 h0 截面的有效高度 计算中考虑混凝土的抗疲劳强度 则 KN 2 94264660068 0 3 14125 0bhf0 25557KNV 0pcc 截面抗剪强度满足规范要求 7 7 梁挠度验算 梁挠度验算 轨道梁挠度限值为 l0 600 3450 600 5 75 梁自重产生的挠度 mm054 0 10715 1 103 1100 34502 1 5 10 677 0 100 1 104 44 EI ql Kw 其中惯性矩 41033 mm10715 1 007006 12 1 bh 12 1 I 龙门吊集中动荷载产生的挠度 mm3 2 10715 1 103 1100 34504 110550 615 1 100 2 104 333 EI Fl KM 则跨中最不利挠度 3 1 2 0 054 2 3 2 4 l0 600 5 75 挠度验算满足规范要求 8 8 构造配筋 构造配筋 梁每侧配置3 18构造分布筋 间距不大于200 设置 10 150四肢箍筋 10 300拉筋 拉筋梅花型布设 轨道梁结构配筋图轨道梁结构配筋图 3 23 2 轨道梁立柱轨道梁立柱 轨道梁立柱宽600 长700 净高4220 全高5520 混凝土强度等级 C40 轨道梁立柱结构图轨道梁立柱结构图 上部轨道梁自重产生的静荷载 Q1 ql 10 5 3 45 36 2 KN 立柱自重产生的静荷载 Q2 0 6 0 7 4 22 25 44 3 KN 龙门吊产生的集中动荷载 Q3 550KN 当集中荷载置于立柱正上方时 可计算出该处最不利结构应力 N 1 2 Q1 Q2 1 4 Q3 1 2 36 2 44 3 1 4 550 866 6 KN 1 1 正截面受压承载力计算 正截面受压承载力计算 该立柱按轴心受压构件进行验算 c f9 0 syA AfN 计算中考虑混凝土的抗疲劳强度 则 pc f9 0 syA AfN 30070060068 0 3 148 09 0866 6KN s A 2 mm9601 s A 故只考虑轴心受压时 立柱只需设置构造配筋即可 2 2 立柱斜截面承载力验算 立柱斜截面承载力验算 当hw b 700 600 1 17 4时 采用下式进行计算 0cc bhf0 25V 纵向水平荷载 单侧纵向水平最不利动荷载为龙门吊行车制动及风荷载组合 V1 1 4 F1 F2 1 4 110 79 5 265 3 KN 因沿纵向轨道梁将 7 根立柱连成整体 则分解到各立柱的纵向水平力为 V2 V1 7 265 3 7 37 9KN 横向水平动荷载 单轮处横向水平最不利动荷载为龙门吊天车制动及风荷载组合 V3 1 4 F4 F5 1 4 15 24 3 55KN 虽然纵向轨道梁将 7 根立柱连成整体 但考虑荷载叠加影响 横向水平荷载由 相邻两根立柱承担为 V4 V3 2 55 2 27 5KN 由于 V2 37 9KN V4 27 5KN 故立柱截面验算时以 V2 37 9KN 进行考虑 计算中考虑混凝土的抗疲劳强度 则 KN 5 125864660068 0 1 19125 0bhf0 25KN9 73V 0pcc 截面抗剪强度满足规范要求 3 3 立柱纵向抗弯验算 立柱纵向抗弯验算 纵向水平力在立柱底板产生的弯矩为 M1 QL 37 9 4 22 0 7 186 5 KN m f sssy aahAM 24014700 30010 5 186 6 s A 受拉区配筋面积 2 mm 1 1050 s A 因纵向受力钢筋最小配筋百分率取0 20 和ft fy 1 71 300 0 57 中较 min 大值 则 bhft fy 600 700 0 57 2394 2 min 实际配筋采用6 28的二级钢筋 钢筋面积为 配筋满足要求 22 mm23943694 8mm s A 4 4 立柱横向抗弯验算 立柱横向抗弯验算 横向水平力在立柱底板产生的弯矩为 M2 QL 27 5 4 22 0 7 135 3 KN m f sssy aahAM 24014600 30010 3 135 6 s A 受拉区配筋面积 2 mm 7 916 s A 因纵向受力钢筋最小配筋百分率取0 20 和ft fy 1 71 300 0 57 中较 min 大值 则 bhft fy 600 700 0 57 2394 2 min 实际配筋采用7 28的二级钢筋 钢筋面积为 配筋满足要求 22 mm23944310 6mm s A 5 5 构造配筋 构造配筋 沿柱高方向双向设置 10 150四肢箍筋 轨道梁立柱结构配筋图轨道梁立柱结构配筋图 3 33 3 立柱下基础梁立柱下基础梁 为了将立柱所产生的集中荷载分散开来 同时满足立柱抗倾覆的要求 在立柱 下方设置一道宽1500 高600 的通长基础梁 混凝土强度等级C30 轨道梁结构剖面图轨道梁结构剖面图 根据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 的要求 柱下基础梁的高度 宜为柱距的1 4 1 8 3450 4 3450 8 431 25 862 5 取值600 满足规范要求 考虑冲切破坏45 角度的应力扩散 计算时按此扩散范围的结构进行计算 即 为宽1500 长1900 高700 柱下独立扩展基础 如下图所示 45 45 45 45 由于基础梁设置于车站结构顶板上 故不需要验算地基承载力及基础抗冲切能 力 只需验算抗弯性能 1 1 纵向抗倾覆性能 纵向抗倾覆性能 上部吊车荷载 N 550 2 275KN 上部结构自重荷载 G 3 45 0 6 0 7 4 22 0 6 0 7 1 5 0 6 1 9 25 123 3KN 上部荷载及结构自重所产生的纵向抗倾覆弯矩为 M1 N G L 275 123 3 1 9 2 378 4KN m 上部纵向水平荷载产生的倾覆弯矩 M2 VH 37 9 5 52 209 2KN m 纵向抗倾覆性 M1 M2 378 4 209 2 1 81 满足要求 2 2 横向抗倾覆性能 横向抗倾覆性能 上部吊车荷载 N 550 2 275KN 上部结构自重荷载 G 3 45 0 6 0 7 4 22 0 6 0 7 1 5 0 6 1 9 25 123 3KN 上部荷载及结构自重所产生的横向抗倾覆弯矩为 M1 N G L 275 123 3 1 5 2 298 7KN m 上部纵向水平荷载产生的倾覆弯矩 M2 VH 27 5 5 52 151 8KN m 纵向抗倾覆性 M1 M2 298 7 151 8 1 97 满足要求 3 3 基底最大压力 基底最大压力 立柱下部最大压力为 P1 N G S 550 3 45 0 6 0 7 4 22 0 6 0 7 25 0 6 0 7 1501 3 Kpa 1 5Mpa 立柱下增设基础梁后 基底最大压力为 P2 N G