预制场龙门吊验算书m

常德大桥80T龙门吊设计计算书根据＊＊＊＊＊＊＊桥设计图、预制场施工技术方案进行80T龙门吊设计。一、龙门吊总体设计情况一）、T梁基本情况主桥上构设计为19×48.5m预应力简支T梁，每孔5片T梁，主梁预制长度48.46m，梁高2.7m，主梁间距2.0m，其预制宽度中梁为1.5m，边梁为1.75m，主梁肋宽0.20m，马蹄宽0.62m，翼板间留有0.5m的湿接缝。每片中梁吊装重量153t,边梁吊装重量150t。二）、龙门吊总体设计T梁预制场设在引桥13＃～15＃墩上游侧，场内布置预制台座5个，设置一台跨度为20ｍ的施工小桁车，T梁起吊上桥采用一座固定跨墩龙门吊起吊，用起吊平车将T梁从底座上起吊后，再由起吊平车横移至位于靠预制场侧的引桥2＃和3＃T梁处的运梁小车上，再将T梁运送至待架墩位处后由架桥机架设就位。龙门吊横梁设计计算跨径为36ｍ，两组横梁顺桥向距离为46.3ｍ，每组横梁采用连成整体的加强六排双层贝雷架拼成，上面按150ｃｍ间距垂直横梁跨径方向铺设I36a分配梁，再在其上安装2根顺横梁跨径方向的I36ａ，上铺设51.51kg/m的轨道，其上安放起吊平车，吊点采用二套滑轮组，设置在横梁两侧。龙门吊支承点采用钢管桩打入地层的方式，每处支承点用4根D800×8ｍｍ钢管桩连成整体形成支承墩，横梁支承在支承墩中心。钢管桩顶设置顺桥向和横桥向的抗风风缆，同时在引桥盖梁上预埋钢板，利用型钢将下游侧钢管桩与盖梁连成整体，提高钢管桩的整体稳定性。钢管桩与横梁的连接采用型钢设置成强大的“骑马”连接和整体框架，确保钢管桩与横梁连接处的可靠。龙门吊的设计起吊能力按T梁的最大重量并考虑砼超方按每片T梁1600KN进行计算，则每组横梁按800KN的起重能力进行设计。二、龙门吊受力分析根据龙门吊的构造、使用情况和现场情况，进行龙门吊的受力分析，以确定龙门吊的荷载分类、荷载组合和几种验算工况。一）、荷载分类根据现场情况，不考虑偶然荷载，因此龙门吊所受荷载分类如下：1、永久荷载包括贝雷桁架、加强弦杆、I36ａ分配梁和轨道的自重。2、可变荷载包括T梁最大吊重、起吊和行走系统自重、风荷载和T梁起吊后顺桥向摆动及起吊平车移动引起的水平力。二）、荷载组合荷载组合中因不考虑偶然荷载，因此进行龙门吊验算时仅考虑基本组合，即为永久荷载效应与可变荷载效应的组合。其中在进行结构强度和抗剪验算时，T梁吊重考虑1.2的动力系数。三）、验算工况分析根据龙门吊的构造、使用情况和现场情况，不难确定出龙门吊的验算工况为如下几种：1、验算工况1此工况为龙门吊在最大设计吊重情况下，吊点居于桁架中点时，桁架的最大跨中弯矩，计算简图见图1。该工况为龙门吊横梁抗弯强度和变形的最不利验算工况，在此工况下，龙门吊横梁的弯矩和变形为最大，在此工况下进行横梁的抗弯强度验算。3m3mCCm=3mBAP18m图1验算工况1qL=42mL1=36m2、验算工况2此工况为起重平车行至与横梁支点相距3ｍ位置，在最大设计吊重情况下的工况，计算简图见图2。在该工况下有如下几种验算内容：1）、该工况为龙门吊横梁抗剪强度最不利验算工况，计算简图见图2。在该工况下，龙门吊横梁承受最大剪力。PP3m3m3mBAq36m图2验算工况22）、该工况为龙门吊桁架抗压强度最不利验算工况，计算简图见图3。在该工况下，龙门吊桁架承受最大压应力。NN1R图3单片桁架腹杆抗压强度验算计算图桁架腹杆2I83）、在该工况下，考虑设计风荷载作用下横梁的整体稳定性，计算简图见图4。该工况为龙门吊横梁稳定性最不利验算工况。FFwh5F吊BA平车I36贝雷架轨道Fwh4Fwh3Fwh2Fwh11m0．12m0．36m3．2m图4横梁稳定性验算计算图G1.1m1.1m4）、在该工况下，考虑龙门吊在设计风荷载下时的钢管桩的顺桥向的强度验算，为钢管桩的顺桥向的强度验算的最不利工况，计算简图见图5。5）、在该工况下，考虑设计风荷载时龙门吊钢管桩横桥向的强度验算，为钢管桩的横桥向强度验算的最不利工况，计算简图见图6。:OOh=22mFwh8F1N2图5钢管桩顺桥向强度验算计算图OOh=22mFwh7F2N3图6钢管桩横桥向强度验算计算图三、荷载计算一）、可变荷载1、龙门吊最大设计吊重P设=800

KN；2、起吊和行走系统P1=40

KN；3、风荷载：查《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）附表A，取用湖南石门的基本数据，按1/10的频率取值，风速为20.3ｍ/ｓ，风压为0.25KN/ｍ2。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）进行计算，风荷载标准值计算如下：1）、风压标准值计算横向风荷载假定水平地垂直作用于各部分迎风面积的形心上，其风压标准值W按下式计算：r=0.012017e-0.0001Z＝0.012017e-0.0001*23＝0.012KN/ｍ3Vd=k2k5V10＝1.14*1.38*20.3＝31.9ｍ/ｓW0＝0.25KN/ｍ2Wd＝ｒVd2/2g＝0.012*31.92/（2*9.81）＝0.62KN/ｍ2W1=K0K1

K3Wd＝0.75*0.9*1.8*1*0.62＝0.75

(kN/ｍ2)W2=K0K1

K3Wd＝0.75*2.0*1*0.62＝0.93(kN/ｍ2)W3=K0K1

K3Wd＝0.75*1.3*1*0.62＝0.60(kN/ｍ2)W4=K0K1

K3Wd＝0.75*1.1*1*0.62＝0.51

(kN/ｍ2)W5=0.7W4＝0.7*0.51＝0.38(kN/ｍ2)W1、W2、W3、W4、W5：分别为横梁、预制T梁顺桥向、预制T梁横桥向、钢管桩横桥向、钢管桩顺桥向风压标准值

(kN/ｍ2)；W0：基本风压，为0.25KN/m2。K0：设计风速重现期换算系数，取0.75；K1：风载阻力系数。对于贝雷桁片为ηk1,η取0.9，k1取1.8；预制T梁顺桥向根据B/H=2.0/2.7≈1，由《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）式4.3.7-6得K1＝2.0；预制T梁横桥向根据B/H=48.5/2.7＝18.0＞8，由《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）式4.3.7-6得K1＝1.3；钢管桩横桥向根据D√W0=0.404<5.8,高宽比为22/0.808＝27.2，由《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）表4.3.7-6查得K1＝1.1。K2：考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，取1.14K3：地形、地理条件件系数，取1.000。K5：阵风风速系数，取1.38。2）、迎风面积计计算：①贝雷桁架贝雷桁架迎风面面积按结构构物外轮廓廓线面积乘乘以0.5的折减系系数计算。Ahw1=3.2×42×0.5=67.2m2②I36ａ横桥向Ahw2=76.44×10－4×23＋33×0.36=12.06m2③轨道横桥向Ahw3=0.12×33=3.96m2④起吊系统横桥向Ahw4=3m2⑤预制T梁顺桥向顺T梁方向的迎风面面积计算为为：Aｈｗ5=2*2.7＝＝5.4ｍ2⑥预制T梁横桥向向横T梁方向的迎风面面积计算为为：Aｈｗ6=48.5*22.7＝131ｍ2⑦钢管桩钢管桩的迎风面面积按外表表面积的50%计算，为为：Aｈｗ8=π（D＋ｔ）ｈ1/22＝π（0.8008＋0.0008）22/2＝28.2ｍ23）、风荷载计算算

计算公式式

Fwhii=W.Ahwii①贝雷桁架架Fwh1=0.755×67.2=50.44KN②I36aa横桥向Fwh2=0.755×12.006=9.0KNN③轨道横桥向向Fwh3=0.755×3.966=2.977

KN④起吊系统统横桥向Fwh4=0.755×3=2..25KKN⑤预制T梁顺桥向向预制T梁顺桥向向的风荷载载为：Fｗｈ5＝WAｈｗ5＝0.933×5.4＝5.0KKN⑥预制T梁横桥向向预制T梁横桥向向的风荷载载为Fhw6＝0.600×131..0＝78.66KN⑦钢管桩横桥向横桥向钢管桩横横桥向的风风荷载为：：Fｗｈ7＝WAｈｗｗｇ＝0.511×28.2＝14.44KN⑧钢管桩顺桥向钢管桩顺桥向的的风荷载为为Fｗｈ8＝WAｈｗｗｇ＝0.511×28.22×0.7＝10.11KN4、T梁起吊后顺桥向向摆动引起起的水平力力设因T梁起吊后顺桥向摆摆动引起的的横向水平力力作用于起吊吊平车顶部部。龙门吊吊吊物在起升升T梁时顺桥向设计计T梁最大偏摆摆角为2。，则由此此对每组横横梁产生的的顺桥向水平平力为：F吊＝1.2×8000×tan2＝33.55KN5、T梁起吊后起吊平平车移动引引起的水平平力F移为考虑起吊平车车起吊T梁后移动时时引起的横横桥向水平平荷载。起起吊平车移移动时引起起的横向水水平荷载T按《钢结结构设计手手册》（第第二版，19899.10）公式2.4..1-c计算:T=0.04((Q+g))/n=00.04××P/n==0.044×840//2=166.8KNNｎ为起吊平车在在一根轨道道上的轮数数。考虑横向水平荷荷载增大系系数aT,由《钢结结构设计手手册》（第第二版，19899.10）表2.4--2查得为aT=3,并设该横横向水平荷荷载均匀分分布在8根钢管桩桩上,则:F移=aT×T//4=3××16.88/8=66.3KNN二）、永久荷载载1、桁架：3..3×122/3=133.2KKN/M22、加强弦杆杆自重：00.8×66×2/33=3.22

KNN/M3、I36a分配梁：：（23根×2.5m＋2根×33m/根）×0.6/33=2.25

KNN/M4、轨道：0.5228×2＝1.066

KN//M四、龙门吊横梁抗弯弯强度验算算（验算工工况1）(一)、强度验验算龙门吊吊横梁强度验验算按验算算工况1进行验算算：该工况为龙门吊吊横梁抗弯弯强度最不不利验算工工况。(1)、计算简图图见图1。P：为集中可变荷荷载之和。

P＝P设+P1=800+400＝840KNｑ：为为龙门吊永永久荷载之和，q=13.2++3.2+2.255+1.066=19.77KN/m(2)强度验算①荷载组合后跨中中最大弯矩矩永久荷载效应的的分项系数数取1.0，可变荷载的分项项系数取1.2。RA=(1..2P+qqL)/22=9177.7kNNMA＝－qm2/2=－－88.77kNMzmax=MMC＝RAL1/2-qqL2/8=122174..8

KN..m则单片加强的单单排双层贝贝雷架承受受最大弯矩矩为Mｄmax＝Mzmmax/6＝20299.1KKN.mm②贝雷架架容许承载载力本横梁采用加强强的六排双双层贝雷架架，根据《公公路施工手手册－桥涵涵》（1991年4月第一版版）查得，国国产贝雷架架的力学性性质为：弦杆截面积F＝＝25.448ｃｍ2；弦杆惯矩Iｘ11＝396..6ｃｍ4；贝雷桁片的惯矩矩Iｘ2＝2505500ｃｍ4；由此可计算出加加强的单排排双层贝雷雷架的力学学性质，计计算图式见见图7。aa1=154cmH=316cmxxA2=75cm图7单排双层贝雷架计算图贝雷架加强弦杆Iｘ＝[(Iｘ1+aa12×F)+((Iｘ2+a22×2F)]]×2其中贝雷桁片的的截面积仅仅考虑为上上下弦杆的的截面积之之和。则Iｘ＝[(396.66+15442×25.448)+((2500500++752×2×25.448)]×2＝22833660..6ｃｍ4Wｘ＝Iｘ/（H/2）＝222836660.6//（316//2）＝144553.5ｃｍ316锰钢的容许应力力考虑1.3的提高系数数，则其拉拉应力、压压应力及弯弯应力为：：［σ］＝1.3×2100＝273MMPａ则加强的单排双层层贝雷架的的容许弯矩矩为：［M］＝Wｘ×［σσ］＝144553.5××10-6×273×103＝39455.8KNN.m考虑0.8的不均匀匀折减系数数，则：0.8［M］＝＝31566.6KKN.m＞Mｄmax＝2029..1KN..m符合使用要求。(二)、变形验算龙龙门吊横梁梁变形验算算按验算工工况1进行验算算，未考虑虑贝雷架节节点间隙挠挠度。龙门吊横梁容许许变形按[ff]=L//750=36000//750==48mm控制。龙门门吊横梁在跨中中设计最大大吊重下的的变形按以下计算公公式计算：fmax＝PL13/(488EI)++ｑL14/（384EEI）×(5-244m2/L12)＝840×3633/(488×2.1×108×22833660..6×10－8×6)+19.7×3644/（384×2.1×108×22833660..6×10－8×6）×(5-244×32/362)＝0.028+00.0144ｍ=0.0442m=442mm<[ff]＝48ｍｍfmax/L=00.0422/36=1/8557＜1/750符合使用要求。五、验算工况22下龙门吊吊验算如前所述，在在该工况下下龙门吊有有5项验算内内容，分别别验算如下下：(一)、该工况为龙门门吊横梁抗抗剪强度最最不利验算算工况，计计算简图见见图2。在该工况况下，龙门门吊横梁承承受最大剪剪力。P、q取值与上相同。RA=[1.2P(L1-3)+qLL1/2]/L1=1337.7kNRB=1.2P+qqL-RAA=497..7kN由此绘出横梁剪剪力图如图图8。1278.6kN1278.6kN1219.5kN1219.5kN＋＋211.5kN211.5kN59.1kN59.1kN－＋－＋－－59.1kN59.1kN497.7kN497.7kN图8横梁最大剪力图图8横梁最大剪力图由图知，贝雷桁桁架的最大剪力力为1278..6KN每单片片加强的单单排双层贝贝雷架支点点处最大剪剪力：Qdmaxx=

Qzmmax/6=213..1

KN

≤[Q]==245..2KN(由《公路施施工手册－－桥涵》［［1991年4月］查得得）符合使用用要求。（二）、该工况为龙龙门吊桁架架抗压强度度最不利验验算工况，计计算简图见见图3。在该工况况下，龙门门吊桁架承承受最大压压应力。N1＝RAA/6＝13377.7/6=2223.0kkN单根II8的截面积积为A=5222mm22，则腹杆I8的压应力力为：σ=N/(2A))=2133.6MPPa＜[σ]=2773MPa符合要要求。（三）、在该工况况下，考虑设计计风荷载作用下下横梁的整体体稳定性，计计算简图见见图4。该工况为龙门吊横横梁稳定性性最不利验验算工况。1、倾覆弯矩计算算倾覆弯矩计算为M倾=Fwh1×33.2/22＋Fwh2×（3.2++0.366）＋Fwh3×（3.2++0.366×2+0.112/2）＋FFwh4×（3.2++0.366×2+0.112+1//2）＋（Fwh5＋F吊）×（3.2++0.366×2+0.112+1）＝328..8KN..m抗倾覆弯矩M抗抗计算为：G=q×39++P=199.7×42＋840==16677.4KNNM抗=

G

×11.1=1667..4×1.1==18344.1KNN.m2、龙门吊横梁整体体稳定性验验算M抗>M倾稳定系数K=MM抗/M倾=18344.1/328..8=5.6＞1.3故龙门吊横梁在在最大设计计吊重时在风荷载作用工工况下，整整体是稳定定的。（四）、在该工工况下，考考虑龙门吊吊在设计风荷载载下时的钢钢管桩的顺顺桥向的强强度验算，为为钢管桩的的顺桥向的的强度验算算的最不利利工况，计计算简图见见图5。1、钢管桩承载力力计算1）、按轴心受压压杆计算钢钢管桩承载载力按轴心受压压杆计算钢钢管桩承载载力时，单单根钢管桩桩的容许承承载力计算算如下（根根据《公路路桥涵设计计手册－基基本资料》表3－89计算）IX＝πD3/8×ｔ＝π××80.883/8×0.8==165771.8ccm4Wx=0.78544D2t=0..78544×80.882×0.8==41022.1cmm3A=πDｔ=ππ×80.88×0.8==0.022m3E=2.1×1108KPa则单根钢管桩的的容许承载载力为：N＝π2EI/（4L22）＝π2×2.1×108×165771.8××10-8/（4×222）＝17744.0KNN2）、按沉桩计算算钢管桩承承载力按《公路桥涵地地基与基础础设计规范范》（JTJ0024-885）中沉桩桩的容许承承载力计算算公式3.2--4计算单桩桩承载力，考考虑钢管桩桩内外双摩摩擦力，不不考虑桩底底承载力,,取桩周摩摩阻系数平平均值为35KPPａ。N‘＝2×1/2×ｕ.a..l.τ=π×0.8116×0.8×16×35=11148..4KN因此取单根钢管管桩的容许许承载力为为：[N]=miin{N,N‘}＝11488.4KNN3）、钢管桩容许许应力钢材考虑1.33的提高系系数，则钢钢管桩容许许应力为［［σ］＝1.3×145＝188..5MPａａ4）、钢管桩容许许弯矩钢管桩容许弯矩矩为[M]＝［σ］×Wx＝188..5×103×41022.1×10-6＝773..2KN..m。2、钢管桩顺桥向向强度验算算设横梁除起吊系系统外承受受的水平力力传给钢管管桩的水平平荷载都均均匀传递给给二个支承墩的每每根钢管桩桩上，起吊吊系统产生生的水平力力都均匀传传递给一个个支承墩的的四根钢管桩桩上，并都都作用在钢钢管桩顶。F1＝[(Fwh1++Fwhh2+FFwh3+Fwh4