利用300T吊車架設(shè)復(fù)雜地形條件T梁支腿穩(wěn)定性檢算

張海波

T-beam Leg Stability Inspection under Complex Terrain Conditions by Using 300T Crane

摘要：在鐵路橋梁施工中，由于拆遷、鋪架條件、連續(xù)梁施工等各種因素限制，架梁經(jīng)常要采用汽車吊進(jìn)行，汽車吊架梁可以根據(jù)墩身完成情況隨時(shí)組織。本文根據(jù)施工中發(fā)生的實(shí)際工程案例，介紹復(fù)雜地形條件下需要進(jìn)行的各種安全檢算，以及通過檢算得出的一些經(jīng)驗(yàn)方法，為以后吊裝施工提供相應(yīng)的借鑒。

Abstract： In the construction of railway bridges， due to various factors such as the demolition， the condition of the racks and the construction of continuous beams， the car crane is often used for overhead cranes. The car hanger beams can be organized at any time according to the completion status of the pier body. Based on the actual engineering cases that occurred during the construction， this article introduces various safety inspections that need to be carried out under complex terrain conditions， and obtains some empirical methods through the calculations， to provide corresponding reference for future hoisting construction.

關(guān)鍵詞：300T吊車；承載力；土坡穩(wěn)定分析；剪切破壞

Key words： 300T crane；bearing capacity；stability analysis of soil slope；shear failure

中圖分類號(hào)：U469.6+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）15-0157-03

0 引言

在鐵路橋梁施工中，由于拆遷、鋪架條件、連續(xù)梁施工等各種因素限制，架梁經(jīng)常要采用汽車吊進(jìn)行，汽車吊架梁可以根據(jù)墩身完成情況隨時(shí)組織。本文根據(jù)施工中發(fā)生的實(shí)際工程案例，介紹復(fù)雜地形條件下需要進(jìn)行的各種安全檢算，以及通過檢算得出的一些經(jīng)驗(yàn)方法，為以后吊裝施工提供相應(yīng)的借鑒。

1 工程概況

石太動(dòng)車右線特大橋架梁采用兩臺(tái)徐工300T汽車吊進(jìn)行。單純從架梁本身講此次架梁施工較為普通，但由于該橋位置特殊，橋東側(cè)為中鐵二十五局太中銀雙線特大橋，該橋正處于施工階段，在我架梁區(qū)段，存在有較多的泥漿池和承臺(tái)基坑。西側(cè)為面粉廠廠區(qū)，采用圍墻封閉，不具備吊車及運(yùn)梁車擺放位置（具體位置見圖1-圖3）。架梁時(shí)吊車、梁車需擺放在橋東側(cè)，與太中銀雙線特大橋之間。其中在進(jìn)行石太動(dòng)車右線特大橋第九跨架梁吊車擺放時(shí)吊車有一支點(diǎn)C距離二十五局承臺(tái)基坑只有2.5m（支腿中心至基坑邊）。這樣就造成汽車吊在架設(shè)T梁過程中，支腿下部的土體受壓，發(fā)生滑動(dòng)剪切破壞，因此，在施工操作開始前，需要對(duì)支腿下部的土體進(jìn)行穩(wěn)定性分析和計(jì)算。

2 吊車支腿承載力計(jì)算

2.1 吊裝參數(shù)

本次吊裝工程采用兩臺(tái)徐工QAY300T吊車進(jìn)行。

整車質(zhì)量（P1）：79.68t；配重質(zhì)量（P2）：98.2t；

支腿縱向距離（B）：8.7m；支腿橫向距離（L）：9.2m；

支腿下墊鋼板：2m*2.5m*0.05m；

T梁重（邊梁Q）：139t。

2.2 計(jì)算支腿反力

為保證起重機(jī)在吊裝過程中有足夠大的穩(wěn)定性，防止因?yàn)橹认鲁粒斐傻踯噧A覆，這項(xiàng)指標(biāo)也是在吊車設(shè)計(jì)制造中的重要指標(biāo)之一。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)對(duì)起重吊裝機(jī)械在抗傾覆的檢算方法主要有以下三種方式，分別為穩(wěn)定系數(shù)法、力矩法和臨界傾覆載荷標(biāo)定額定起重量。

其中，抗傾覆力矩法是國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)單位目前所采用的最廣泛的方法，世界上其他發(fā)達(dá)國(guó)家也大量采用。

在工程檢算時(shí)只要計(jì)算出吊車支腿處對(duì)地面壓應(yīng)力（最不利條件），而地面又有足夠的支撐力，則可滿足吊車穩(wěn)定性要求。

a為吊臂仰角，按最小仰角68°計(jì)算（吊車伸臂高度25m，吊裝半徑為10m，計(jì)算仰角為68°）。

M為吊裝力矩，M=Q*R，吊裝半徑按最大10m計(jì)算

2.3 支腿處地基承載力相關(guān)檢算方法

在檢算前，建立檢算模型，將支腿下部支撐范圍內(nèi)的土體設(shè)計(jì)成半平面彈性無(wú)限體，而后按照模型方式計(jì)算該處的荷載情況：

支腿下墊鋼板面積S：S=2*2.5=5m2

支腿荷載T：T=1118.29kN

鋼板下局部產(chǎn)生壓應(yīng)力ó：ó=T/S=223.6kPa

吊車擺放位置預(yù)先經(jīng)過碾壓處理，經(jīng)試驗(yàn)部門輕型觸探檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)承載力為〔ó允〕=300kPa

ó≤〔ó允〕支腿下土體地基承載力滿足要求，檢算通過。

3 支腿C下土坡穩(wěn)定性分析

支腿下部土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的有以下兩種原因原因，一是通過外界對(duì)其施加的各種影響力的作用，破壞了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)；二是土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。土坡的穩(wěn)定安全度是用穩(wěn)定安全系數(shù)K表示的，他是指土坡體的抗下滑力與土坡的下滑力的比值。

本例中由于C支點(diǎn)與路塹（基坑上沿）頂線的凈距只有1.25m，且路塹高度較高（6m），路塹邊坡較徒，在吊裝施工時(shí)，C支點(diǎn)下的土體可能會(huì)沿某一破裂面發(fā)生剪切破壞，破裂角度為ai，由于黃土被剪切破壞時(shí)，其破裂面基本上呈直線平面，因此本檢算物理模型采用直線破裂面模型。

C支點(diǎn)下路塹土坡穩(wěn)定的檢算內(nèi)容是：計(jì)算不同破裂面的穩(wěn)定系數(shù)以求出最不利穩(wěn)定系數(shù)Kmin，如果Kmin≥[K允許]則檢算通過，否則該施工方案存在嚴(yán)重的安全隱患。

3.1 相關(guān)計(jì)算參數(shù)

3.1.1 土體的內(nèi)磨擦角??？準(zhǔn)=24°，土壤的容重取r=17kN/m3。

綜合考慮本區(qū)域土質(zhì)的粘聚性，土壤的粘聚系數(shù)取C=50kPa。

3.1.2 C支點(diǎn)荷載作用于支腿墊板上，則墊板沿X軸方向的荷載分布為：

P每延米=112t÷2.0m=56t/m

3.1.3 土坡體的下滑力為：T=W×sinai

土坡體的抗下滑力為：

破裂面穩(wěn)定系數(shù)為：K=T`/T

ai為破裂面與水平面的夾角；L為每延米破裂土體的破裂面長(zhǎng)度。

W為每延米破裂土體的自重或每延米破裂土體的自重與C支點(diǎn)沿X軸方向的每延米荷載之和。即：

W=W每延米破裂土體的自重或W=W每延米破裂土體的自重+P每延米

3.2 關(guān)于C支點(diǎn)下路塹土坡穩(wěn)定性的檢算

通過計(jì)算，支腿下部支撐范圍內(nèi)破裂面的最不利穩(wěn)定系數(shù)Kmin=KJG=1.21，且KJG≥[K允許]=1.2。檢算通過。

4 結(jié)束語(yǔ)

在本橋?qū)嶋H吊裝作業(yè)時(shí)，為了保證吊車抗傾覆指標(biāo)滿足要求，即是計(jì)算最不利荷載作用下，吊車支腿處地基承載力是否滿足要求，如此處地基承載力不滿足要求，吊車就此可能造成該處支腿下沉，下沉超過一定限度時(shí)，吊車可能發(fā)生傾覆。此工程實(shí)例同時(shí)對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算，得出支點(diǎn)下最不利土坡破裂線（即：Kmin線）通常為坡角點(diǎn)至荷載外邊界點(diǎn)的聯(lián)線，在以后工程計(jì)算時(shí)可直接計(jì)算該處不穩(wěn)定系數(shù)，結(jié)果如大于此處抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，即滿足要求。同樣，可利用此處抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)去倒求支點(diǎn)距基坑邊線距離，可為在各種復(fù)雜地形條件下吊車位置提供參考。

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