地鐵車站龍門吊吊車梁設計與驗算

(青島理工大學土木工程學院 山東 青島 266033)

地鐵車站龍門吊吊車梁設計與驗算

曲成平邱偉荊旖昕

(青島理工大學土木工程學院山東青島266033)

地鐵正在我國如火如荼地建設中，本文針對地鐵車站中所經常使用的龍門吊吊車梁進行設計與驗算,為今后相類似地工程提供一定地參考價值與借鑒意義[1]。

地鐵車站；吊車梁；設計與驗算

一、吊車梁設計

(一)設計資料

吊車梁跨度為6米，每跨中最多一個車輪，自重63.5t，貨物重45t，取動力系數1.1，分項系數1.4，求所需型鋼型號并驗算。見表1。

表1 吊車技術參數

工作級別：M6

鋼軌自重0.43kN/m，選用箱型型鋼自重3.76kN/m。

假定均布荷載q=1.2×(3.76+0.43)=5.1kN/m。

(二)吊車荷載計算

吊車荷載設計值為：

豎向荷載設計值：P=1.4×1.1×410=631.4kN

額定起重為45t，小車重為30t，根據《建筑結構荷載荷載規范—2006》取系數0.08[2]。

橫向荷載設計值：Hy=1.4×0.2×75×10=210kN

縱向荷載設計值：Hx=1.4×0.1×410=57.4kN

(三)內力計算

由于每跨中最多出現一排輪，取最不利位置計算，該車輪取最大輪壓，并且位于跨中位置。見圖1。

Mx=Pmax×L/4+q×L2/8=970kNm

Vx=Pmax/2+ql/2==331kN

My=Hy×L/4=6×84/4=126kNm

Vy=Hy/2=84/2=42kN

圖1 龍門吊示意圖

二、截面選取

選擇20mm厚鋼板焊接成的箱型鋼梁，截面基本參數：h×b×b0×t1×t2×tw=600×600×300×20×20×20

截面屬性：

Ix==302720cm4；Wx=20181cm3

SX=20×600×310×10-3=3720cm3

Iy==133520cm4；Wy=8901cm3

(一)截面驗算

由《鋼結構設計規范50017-2003》可知：

(1)強度驗算

σ=MX/1.05WX+My/1.2Wy=65.4<205N/mm2；

(2)抗剪驗算

τ=VSx/Ixtw==10.1N/mm2

(3)集中力驗算

σc=φF/twlz=1.35×631.4×103/390×40=54.64N/mm2

(4)折算應力驗算

σ=My1/In==102.5N/mm2

σ是拉力，取正值+102.5N/mm2,σc是壓力，取負值σc=-54.64N/mm2；

(σ2+σc2-σσc+3τ2)0.5=139.1<βf=205×1.2=246N/mm2；

(5)整體穩定性驗算

h/b0=2<6；

l1/b0=20<95(235/fy)=109；

(二)局部穩定性驗算

h0/tw=600/40=15<80(235/fy)0.5=85.6

僅需按構造設置橫向加勁肋

加勁肋構造要求：外伸寬度bs>h0/30+40=60mm

厚度ts>bs/15=4；最小間距=0.5h0=300mm；最大間距=2h0=1200mm；每隔800mm，設置厚度為12mm，外伸為100mm的橫向加勁肋。

λb=2×hc×(fy/235)0.5/153×tw=0.09

σcr=f=205N/mm2

a/h0=800/600=1.3>1.0

λs=ho×(fy/235)0.5/tw×41×(5.34+4(h0/a)2)0.5=600×0.93/40×41×3.4=0.09

τcr=fv=120N/mm2

a/h0=800/600=1.33<1.5>0.5

λc=ho×(fy/235)0.5/tw×28×(10.9+13.4(1.83-a/h0)3)0.5=600×0.93/40×28×3.5=0.14

σc,cr=fc=205N/mm2

實際應力：

τ=V/hwtw=331×103/600×40=13.8N/mm2

σc=φF/twlz=1×631.4×103/390×40=41N/mm2

取彎矩平均值：M=910kNm

σ=Mh0/Wh=910×106×600/20181×103×640=42.3N/mm2；

(42.3/205)2+(13.8/120)2+41/205=0.25<1；滿足要求；

三、結論

通過對地鐵車站龍門吊吊車梁的計算可知，在實際施工過程中一定要注意：在龍門吊吊車梁設計時，一定要注重截面的選取，計算過程中一定要認真驗算，確保施工的安全性[3]。

[1]夏丹丹，王文順.明挖法地鐵車站施工安全風險管理研究[D].中國礦業大學，2016.

[2]王輝，王彥昌，王文正.地鐵明挖車站側墻結構模板施工技術[J].市政技術，2010.

[3]莫智彪.地鐵明挖車站主體結構側墻模板安裝施工技術[J].現代物業，2012.