淺談龍門吊走行軌基礎的設計計算

徐廣杰

摘 要：結合工程實踐介紹了龍門吊走行軌基礎設計和基礎配筋設計。

關鍵詞：龍門吊；基礎；承載力；配筋

龍門吊即門式起重機，是龍門起重機的簡稱，是橋架通過兩側支腿支承在軌道上的橋架型起重機。門式起重機是鐵路貨場、碼頭、工廠、倉庫、機械或結構的裝配場，是露天物資轉運作業的理想設備，起重量從一至上百噸不等。其基礎可采用類似鐵路線路的軌枕基礎，也可以采用鋼筋混凝土條形基礎。軌枕基礎因為要求經常進行補道碴、抬軌等養護工作，一般較少采用，文章結合實例介紹龍門吊鋼筋混凝土條形基礎設計計算的過程。

1 概述

某鐵路貨場需設置一臺龍門吊，根據設備廠家提供資料，龍門吊采用“南昌鐵路局南昌機械廠”生產的40/16噸雙梁箱形門式起重機，跨度30米，龍門吊左側走行軌設于線路中心線左側21米，右側走行軌設于線路中心線右側9米，懸臂10.5米，大車走行軌軸距8.01米，臺車輪距1.2米，設計最大輪壓43噸。

2 地質條件

根據地質鉆探資料，貨場所處地貌類型屬山前沖洪積平原與黃河沖洪積平原過渡地貌單元，在勘察控制深度范圍內，揭露地層為第四系地層，地層自上而下分為素填土、粉土、細砂，粉質粘土，現分述如下：

第一層：素填土，褐色，松散-稍密，濕，粘性土含少量磚渣，平均0.73m。

第二層：粉土，黃褐色，密實，稍濕，土質較均勻，局部含粉砂，含云母片，含少量塊狀姜石，局部含姜石較多，粘粒含量較低，無搖震反應，無光澤，干強度及韌性較低。地基承載力特征值fk=170kPa，均厚3.41m。

第三層：細砂，黃褐色-褐色，中密，稍濕，長英質，較均勻，局部鈣質膠結，局部為粉砂，地基承載力特征值fk=180kPa，均厚7.22m。

第四層：粉質粘土，褐色，硬塑，土質較均勻，含少量鐵錳氧化物，含少量細粒姜石，稍有光滑，無搖震反應，干強度及韌性中等，地基承載力特征值fk=180kPa，該層未穿透，最大揭露厚度2.20m。

本次勘察在鉆探控制深度范圍內，未揭露到地下水，貨場最大凍結深度為0.5m，貨場土對混凝土和鋼筋混凝土中的鋼筋均無腐蝕性。

3 方案比選

根據地質資料，第二層和第三層均可作為持力層，基礎可選用剛性基礎或柔性基礎。剛性基礎受剛性角的限制，為確保基礎底面不產生拉應力，最大限度地節約基礎材料，在設計中應盡力使基礎大放腳與基礎材料的剛性角相一致，構造上通過限制剛性基礎寬高比來滿足剛性角的要求，當上部荷載較大時，基礎底面必須加寬，同時勢必加大基礎的深度；柔性基礎可在混凝土基礎的底部配以鋼筋，利用鋼筋來承受拉應力，使基礎底部能夠承受較大的彎矩，基礎寬度不受剛性角的限制。通過兩方案的比較，采用柔性基礎比剛性基礎可節省大量的混凝土材料和挖土工程量，比較經濟合理。

4 龍門吊基礎設計

龍門吊鋼筋混凝土條形基礎可視為多段彈性地基梁，其上作用一組移動荷載。當上部荷載通過彈性基礎傳給地基時，地基發生相應變形，產生相應地基反力。地基反力確定了，則地基梁的內力就不難求得，所以從某種意義上講，彈性地基梁的計算問題，就是計算最大地基反力的問題。

鋼筋混凝土條形基礎每隔16.8m設一伸縮縫，縫寬20mm，縫內填塞瀝青木板，表層填100mm深瀝青麻筋。考慮到龍門吊在軌道上運行，最不利情況是在最大輪壓情況下，且龍門吊一個輪子運行到條形基礎伸縮縫時，產生的應力和應變最大。

通過擬定不同基礎底面寬度和基礎高度做了試算比較，在大量試算基礎上，經過技術經濟比較，最后采用基礎梁截面如圖。鋼筋混凝土條形基礎持力層選用第二層粉土層，地基承載力特征值170kPa。

根據《建筑結構荷載規范》，當計算軟鉤吊車梁及其連接的強度時，吊車的最大輪壓應按工作級別乘以1.1的動力系數。

①由龍門吊的最大輪壓產生的基礎底應力

②由基礎自重和基礎上的土重產生的基礎底應力

本工程持力層以下受力層范圍內不存在軟土層，所以不需要進行軟弱下臥層承載力驗算。

5 龍門吊基礎配筋設計

鋼筋混凝土條形基礎選用混凝土的強度等級為C30，查得fc=14.3MPa，受力鋼筋采用HRB335鋼筋，查得fy=300MPa，混凝土保護層厚為40mm。

6 其他設施設置

鋼筋混凝土承軌梁采用定型圖設計，承軌梁上部的細部尺寸及錨栓預留孔按照新Ⅱ型混凝土枕的尺寸設置，基礎兩盡端車檔設置、基礎梁邊附設的防臺風錨定設施及基礎梁的防雷接地設計再次不贅述。

參考文獻

[1]GB50007-2011.建筑地基基礎設計規范[S].

[2]GB50009-2001.建筑結構荷載規范[S].

[3]袁聚云.基礎工程設計原理[M].上海：同濟大學出版社.