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5.1、作业吊车
5.1.1、考虑工程量,而且安装地点较为分散,故拟选用汽车吊吊装施工。
5.1.2、作业吊车的选择
(1)起重高度计算
H≥H1+H2+H3
式中
H——起重机的起重高度(m),停机面至吊钩的距离;
H1——钢筋笼长度,取单节最长长度10.2m;
H2——安装间隙,视具体情况而定,取0.3m;
H3——索具高度(m),绑扎点至吊钩的距离,取0.9m;
选用起重机的起重高度H≥10.2米,起重高度取11.4m。
(2)起重臂长度计算:
l≥H/sinα
l——起重臂长度(m);
H——起重高度(m);
α——起重臂仰角,一般取70°
~77°
,本工程取75°
。
l≥(11.4)/sin(70°
)=12.1米。
(3)吊装重量
钢筋笼单节最长长度为10.2米,重4吨,单根桩基最重为20吨
(4)吊车工作半径取6m,综合考虑
(1)、
(2)、(3)及起重机的工作幅度,参考吊车性能参数表,选用重型汽车起重机QY50K汽车吊满足施工要求。
(5)其他型号吊车选型见5.5
5.2孔口支架的计算
桩基孔口位置压实后,用两块3×
1.2×
0.14m的路基箱作为承重平台,其上搭设用40b工字钢做成的定位框架,及直径90mm实心圆钢棒做成的活动卡销,卡销长63cm,用20mm的钢板加固井字框。
用以定位钢筋笼进而进行钢筋笼的接长,具体图纸见主塔桩基施工方案附件5。
图4孔口定位吊挂支架
活动卡销计算:
如图4所示,全框最不利工况时为4个活动卡销承受整个钢筋笼重量,每个受力为20/4=5t。
考虑钢筋笼下放时担于孔口支架时的冲击力,取冲击系数为1.2,则卡销的受力简图及截面如图7所示;
卡销反力:
;
井框对卡销的支撑力:
kN;
方钢卡销受剪力:
故方钢卡销满足抗剪承载力要求。
活动卡销受力及截面图
支架井框:
井框主梁采用双拼40b工字钢,次梁采用单40b工字钢,对井框进行简化做保守计算,对井框的主梁和次梁分别按简支梁进行计算。
40b工字钢截面特性据《材料力学》查表得:
65.6kg/m。
双拼工字钢视为360×
276×
12mm的方钢进行计算,其截面特性为:
卡销重量:
卡销承重:
井框主梁自重均布荷载为:
井框次梁自重均布荷载:
故井框计算简图如图6所示:
井框主梁采用40b工字钢加工制造,对井框进行简化做保守计算,对井框的主梁和次梁分别按简支梁进行计算。
40b工字钢截面特性数据:
73.8kg/m。
故井框计算简图如图8所示:
对于次梁:
最大弯矩:
,
最大应力:
满足设计强度;
最大挠度:
满足刚度。
图6井框计算简图
对于主梁:
对弯矩进行叠加,故最大弯矩:
视最大挠度叠加故:
(据《材料力学》)故主梁的刚度也满足要求。
结论:
孔口支架的强度及刚度均满足使用需要。
5.3、索具、卡环等工具的选择
(1)、钢筋笼重量计算
计算以单根φ2.5m桩基钢筋笼为验算对象。
以20吨钢筋计算得:
G=20000*10/1000=200KN
钢丝绳拉力计算
采用双支吊索起吊,吊索与钢筋笼水平夹角为45°
式中:
S—每根钢丝绳索具的受拉力;
Q—钢筋笼重力;
n—吊索根数;
α—吊索钢丝绳与水平面夹角;
Sb—吊索钢丝绳的破断拉力总和;
K—吊索钢丝绳的安全系数,一般取6。
钢筋笼质量G=1900KN,α取45°
=141.4KN
拟选用6*37丝,钢丝绳φ47.5mm,公称抗拉强度1550N/mm2。
Sb=αPg
式中Sb—吊索钢丝绳的破断拉力;
α
——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数,对6×
37绳,取0.82Ψ=0.82。
Pg
——钢丝绳的破断拉力总和,Pg=0.5d2=0.5*47.52=1128.1KN
Sb=0.82*1128.1=925.1KN
∵N=134KN<
P/K=925.1/6=154.18KN
∴选用6*37丝,钢丝绳φ47.5mm,公称抗拉强度1550N/mm2,钢丝绳满足要求。
(3)、卡环的选择计算
吊装质量最大支撑时拉力S=134KN,卡环的允许荷载[FK]=40d2,拟选用17.5型卡环,查《路桥施工计算手册》15-15表得知d=66mm
[FK]=40*662=174.24KN>
141.4KN满足要求。
因此,采用汽车吊时选用17.5型卡环。
5.4抗倾覆验算
为保证汽车吊在吊装过程中的稳定,需进行抗倾覆验算,即需使稳定力矩大于倾覆力矩。
以单根φ2.5m桩基钢筋笼为验算对象,查《起重机设计规范》可知:
KGMG+KQMQ+KWMW≥0
式中KG——自重加权系数,取1
KQ——起升荷载加权系数,取1.15
KW——风动载加权系数,取1
MG、MQ、MW为汽车吊自重、起升荷载、风动荷载对倾覆边的力矩,N·
m;
汽车吊工作时受力简图
图中:
G——汽车吊自重,取40.4t;
Q——起升物重量,考虑单机抬吊,取20t;
W——风动载,按起升物重量的20%考虑;
a——汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离,支腿全伸6.6m,故a取3.3m;
R——汽车吊工作半径,最大取6m;
h——风动载合力点高度。
KGMG+KQMQ+KWMW
=1×
G×
a-1.15×
Q×
(R-a)-1×
W×
h
=404000×
3.3-1.15×
200000×
(6-3.3)-0.2×
(2+0.2+0.95/2)=605200N·
m>0
故稳定性满足要求。
16吨吊车稳定性计算(自重23t,汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离,支腿全伸5.4m,故a取2.7m)
=1×
=230000×
2.7-1.15×
75000×
(6-2.7)-0.2×
(2+0.2+0.95/2)=N·
25吨吊车稳定性计算(自重30t,汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离,支腿全伸6m,故a取3m)
=300000×
3-1.15×
122000×
(6-3)-0.2×
(2+0.2+0.95/2)=413830N·
5.5地基承载力验算
汽车吊工作时最不利的情况是3点着地,也就是3个支腿支持着整台吊车的重量(包括自重和荷重),即:
G—汽车吊自重,取50t吊车验算,为40.4t
Q—汽车吊最大荷重(额定荷重),为20t。
汽车吊对路基的压强应为:
S—支腿着点面积
因此,50t汽车吊工作时地基承载力的要求为不小于3.36MPa,而处理后的路基地基承载力设计要求不小于30Mpa,故满足吊装要求。
5.6工地桩基吊车型号选配
(1)16吨吊车吊装计算
取工作半径6米,吊车臂长16.5米,查附表2得,最大吊装重量为7.5吨。
(2)20吨吊车吊装计算
取工作半径6米,吊车臂长14.97米,查附表3得,最大吊装重量为9吨。
(3)25吨吊车吊装计算
取工作半径6米,吊车臂长13.75米,查附表4得,最大吊装重量为12.2吨。
(4)30吨吊车吊装计算
取工作半径6米,吊车臂长17米,查附表5得,最大吊装重量为16吨。
(5)50吨吊车吊装计算
取工作半径6米,吊车臂长18米,查附表5得,最大吊装重量为22.2吨。
(6)吊车调配方案
根据
(1)、
(2)、(3)(4)、(5)、(6)选出吊车最优调配方案见附表1.
(7)优化吊车选型
根据附表1可知,20吨、25吨、30吨吊车使用率低,建议20吨、25吨吊车统一使用25吨吊车,30吨吊车统一使用50吨吊车。
附表2:
16吨汽车吊机额定性能表
回转半径(m)
主臂长度(m)
9.5
16.5
23.5
3.0
16
3.5
14.1
4.0
12.5
4.5
11.2
5.0
5.5
8.6
6.0
7.5
6.5
6.7
7.0
6
7.4
8.0
4.8
8.5
4.4
9.0
10.0
3.4
11.0
2.9
12.0
2.5
13.0
2.1
14.0
1.9
16.0
1.4
18.0
1.1
20.0
0.8
22.0
0.6
附表3:
20吨汽车吊机额定性能表
主臂+付臂
10.2
12.58
14.97
17.35
19.73
22.12
24.5
24.5+7.5
20
——
17.2
15.9
14.6
12.6
12.75
12.7
11.7
10.5
11.6
11.3
9.7
10.45
9.1
8.1
9.3
9
7.6
6.9
7.24
7.3
7.41
7.2
6.1
5.99
6.17
6.22
5.9
5.4
5.13
5.21
5.25
5.3
4.35
4.43
4.48
4.52
3.26
3.32
3.36
3.39
3.41
1.7
2.49
2.53
2.56
2.58
1.94
1.96
1.2
1.45
1.47
1.08
0.88
0.76
0.75
24.0
0.63
27.0
0.5
附表4:
25吨汽车起重机起重性能表(主臂)
工作半径(m)
吊臂长度(m)
13.75
17.3
20.85
24.4
27.95
31.5
25
17.5
20.6
12.2
18
16.3
15.3
14.5
14.4
13.5
13.2
7
12.3
9.2
5.1
11
8.8
9.8
9.4
6.8
8
8.4
7.8
6.6
6.4
7.9
6.3
5.8
5.6
12
4.1
4.2
3.9
3.7
14
3.1
2.2
2.3
1.6
1.8
1.3
22
0.9
24
0.7
26
28
0.4
29
0.3
附表5:
30吨汽车起重机性能表
主要技术参数
主臂起重性能
工作半径(m)
支腿全伸
不用支腿
名称
参数
10.00m
17.00m
24.00m
31.00m
全车总重
32.2t
3.00
30.00
20.00
8.00
最大爬坡能力
31%
3.35
20.00
7.00
最大提升高度
34.00m
3.50
28.10
6.40
吊臂全伸时长度
4.00
24.20
5.10
吊臂全缩时长度
4.50
21.40
13.00
4.20
最小转弯半径
11.50m
3.70
最大仰角
80°
19.20
3.40
30t吊钩重
0.35t
17.50
2.80
12t吊钩重
0.20t
16.00
2.30
4t吊钩重
0.10t
14.60
9.00
1.90
10m吊臂时钢丝绳数
8根
13.50
12.00
1.60
10-17m时钢丝绳数
5根
11.20
1.30
24m时钢丝绳数
4根
10.50
1.00
31m时钢丝绳数
3根
9.40
7.20
7.70
6.95
7.50
5.80
4.90
5.55
3.45
2.50
3.20
1.80
2.45
0.85
1.50
1.10
26.0
0.65
附表6:
50T吊车性能参数表
10.70
18.00
25.40
32.75
40.10
50.00
43.00
38.00
34.00
24.70
28.00
23.50
24.00
22.20
16.30
21.00
15.00
18.50
14.10
10.20
14.50
14.00
12.40
9.20
11.50
11.10
8.30
6.50
10.00
6.00
6.80
5.20
5.70
4.60
4.70
3.90
3.10
3.30
2.20
2.90
2.40
2.00
1.40
28.0
1.20
30.0
0.90
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