70t跨线移动龙门吊设计计算

１２２　桥梁结构　城市道桥与防洪　２０１３年７月第７期　７０　ｔ跨线移动龙门吊设计计算　董柏富　（富阳市交通运输局，浙江富阳３１１４００）　摘　要：某高速公路跨江特大桥，主桥为下承式连续钢桁拱结构，孔跨布置为（１３２＋２７６＋１３２）ｍ，主桥全长５４０　ｍ。在工程施　中，　主桥在两边跨各设置一台７０ｔ跨线移动龙门吊，用于边跨钢梁的拼装及钢梁杆件的上桥的提升。以２００８版起重机设计规范为依　据，采用极限状态法对某高速铁路钢桁梁提梁用７０　ｔ移动龙门吊进行结构受力计算及稳定性分析。该文重点介绍了门式起重机　按规范进行荷载取值和荷载组合，以及采用ｍｉｄａｓ　ｃｉｖｉｌ进行建模计算和优化设计的方法。　关键词：龙门吊机；设计计算；结构受力；稳定性分析　中图分类号：Ｕｄ４５．３２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—７７　１６（２０１　３）０７—０１　２２一【）４　１工程概况　龙门吊净跨度２８　Ｉｎ，高度近５６　ｉｎ，采用Ｎ型　万能杆件拼装而成。７０　ｔ跨线移动龙门吊机的主要　功能：（１）安装边跨Ｅ０～Ｅ４节间钢梁；（２）安装７０ｔ　全回转桅杆式架梁吊机；（３）提升钢梁杆件上桥；　（４）起吊小型机具材料。　图１为跨线移动龙门吊布置图。　（２）龙门吊起升荷载（含下滑轮组及吊钩、吊　具和钢丝绳）：ＰＱ＝９００　ｋＮ。　（３）自重振动荷载：　。尸　１．１×２　２４３＝２　４６７．３（ｋＮ）。　（４）起升状态为ＨＣ２，／３　＝０．３４，西　＝１．１０。　参考ＧＥ　Ｆａｎｕｃ系列门吊，取稳定起升速度　ｑ＝１，ｑ　ｎ＝１０　ｍｌｍｉｎ＝０．１６７　ｍ／ｓ。　西２＝西２　＋ｔ￣２Ｖｑ＝１．１６　起升动荷载：　２　１．１６×９００＝１　０４４（ｋＮ）。　（５）轨道高差取：ｈ＝５　ｍｍ，大车走行速度为：　ｌ＝０．１６ｍ／ｓ，天车走行速度为：　２＝０．０２５　ｒｎ／ｓ。则：　大车纵向运行冲击系数：西　。＝１．１＋０．０５８　ｖ　・　、／　＝１．１２。　天车横向运行冲击系数：　观＝１．１＋０．０５８　ｖ：・　、／　＝１．１０。　（６）采用普通吊具的无级变速控制的连续变化　变速驱动的流动式起重机驱动机构引起的荷载变　动系数：西　＝１．２。　（７）走行大车制动时间取：ｔ＝２．５　Ｓ，水平惯性力，　图１跨线移动龙门吊布置图（单位：Ｇｍ）　天车及大车水平惯性力系数：西　ａ＝０．０６４×５＝０．０９６　（此处西　取值不同于上面　），小于建筑结构荷载　２计算依据及主要参数　该项设计依据《起重机设计规范》（ＧＢ／Ｔ　３８１　１—　规范规定，按０．１取值，门吊质心分布详见图２所示。　一—　（９０　ｔ．５７　３ｌ　ｍ）　　一…（６３　６　ｔ．５３　８ｌ　ｍ）　２００８）进行设计，龙门吊结构基本形式如图ｌ所　示，采用Ｎ型万能杆件拼装而成；净高日　５０　１ＴＩ，净　跨度Ｌ　＝２８　ｍ。　龙门吊工作级别：属于门式轨道起重机，工作　级别为Ａ５。　３计算荷载　３．１常规荷载　（１）龙门吊自重：ＰＧ＝２　２４３　ｋＮ。　收稿日期：２０１３—０４—２３　作者简介：董柏富（１９６３一），男，浙江富阳人，高级工程师，从　事交通工程管理工作。　图２门吊质心分布图（单位：ｃｍ）　２０１３年７月第７期　城市道桥与防洪　桥梁结构１２３　３．２偶然荷载　工作状态风荷载，工作状态下风压沿起重机　全高为定值，按规范规定不考虑高度变化，起重机　工作状态最大风压：ＰⅡ＝２５０　Ｐａ，风力系数：Ｃ＝Ｉ．７０；　工作状态风荷载：　＝ｃｐＡ。　迎风充实率：　：　塾　：　’　，ｖ，　Ｏ．１２４．Ｌ０－－＝１　Ｕ　挡风折减系数：７＝０．８７９　２，按４片桁架考虑：　顺桥向总迎风面积：Ａ　＝牟　丰　×　０．１２４×３３２＝１３７．２（ｍ　）　横桥向总迎风面积：Ａｙ＝　丰慧　×０．１２４×４８５＝２００．４（ｍ　）　正常工作状态风压：　Ｐ＝＝ＣＰ￣Ａ，ｏ＝５８．３１（ｋＮ）；　Ｐ，，ｃ＝ＣＰａＡ￣ｏ＝８５．１７（ｋＮ）。　３．３特殊荷载　３．３．１非工作状态风荷载　非工作状态风荷载，可考虑风压高度变化系　数，沿高度分段计算风压，此处偏保守计算，以结　构顶计算风压为起重机全高的定值风压，起重机　非工作状态最大风压：ＰⅢ＝１　０００　Ｐａ，风压高度变化　系数Ｋｈ＝１．６７。　非工作状态风压：　Ｐ￣＝ＫｈＣｐⅢ４ｘ０＝３８９．５１（ｋＮ）；　Ｐ．￣ＫｈＣｐｍＡｙ０＝５６８．９４（ｋＮ）。　３．３．２动载试验荷载　动载试验荷载系数：　６＝０．５（１＋西２）＝１．１５５。　４荷载组合　应用极限应力法计算，工况如下：　Ａ１：无风载下，起吊地面物品。　Ａ２：因该吊机无突然卸除部分起升重量的工　况，不予考虑，现场应注意检查吊装结构各部位的　连接、捆绑。　Ａ３：无风载下，吊起结构重力与吊机运动组合。　Ａ４：无风载下，起重机在不平的道路或轨道运行。　Ｂｌ：有工作状态风荷载下，起吊地面物品。　Ｂ２：因该吊机无突然卸除部分起升重量的工况，　不予考虑，现场应注意检查吊装结构各部位的连　接、捆绑。　Ｂ３：有工作状态风荷载下，吊起结构重力与吊　机运动组合。　Ｂ４：有工作状态风荷载下，起重机在不平的道　路或轨道运行。　Ｂ５：因该吊机轨道所在场地，已经过整平，此　处不予考虑、现场施工方应按场地设计要求，达到　整平的要求，保证地坪水平。　ｃ１：考虑现场操作人员对吊机的使用的经验，　此工况不予考虑，望现场对起吊状态予以控制，杜　绝高速起吊情况出现。　Ｃ２：起重机非工作状态，有非工作状态风载。　Ｃ３：起重机动载试验下，有试验状态风载，提　升起重结构。　Ｃ４：大车速度　ｌ＝０．１６ｍ／ｓ＜０．７　ｍ／ｓ，此工况不　予考虑。　Ｃ５：考虑施工现场状况，不考虑倾翻力，现场　在起吊时应严格控制起吊位置速度，保证起吊结　构与周围结构的安全距离，严禁不规范操作。　ｃ６：正常工作状况下，意外停机。　Ｃ７：起重机带额定起升重量，机构失效，对于　该门吊结构，此项与ｃ６相同。　Ｃ８：因该结构重要级别未达到，该项目不予考　虑。　ｃ９：起重机安装拆卸工况，该结构系参考某桥　５５　ｔ移动龙门吊设计，安装拆卸对比后，可不予考　虑。　＝（＾ｙ。　，　，……），其中　。为分项系数；　为各个荷载设计值；Ｐｌ眦为荷载组合计算结果。　各工况各个荷载分项系数及动力系数如表１　所列　５结构受力分析　５．１支座及吊重位置图　吊重时天车轮子位置分别取图３三处计算　（图中Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ为支点位置）。　对于各种工况组合，需检算龙门吊的各种工　作状态下，在各不利吊点的受力情况。受纵向风荷　载作用的工况，由于结构本身的对称性，可在吊点　１、吊点３两个位置中选择一处检算（尽管起吊点　和天车前后轮位置并不相等，但是影响很小，可以　忽略不计），同时检算吊点２在横向风力作用下，　选择最不利吊点３进行检算即可。　５．２计算建模　采用Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ建模，将以上工况荷载组合　带人运行计算，计算模型见图４所示。计算模型经　反复修改，使最终万能杆件结构的挠度、内力、稳　定计算均满足规范或万能杆件的承载能力要求，　此外还应对薄弱节点、孔壁挤压等细节进行校核。　１２４　桥梁结构　Ｍ　盼　∞∞　城市道桥与防洪　２０１３年７月第７期　ｌ　ｌ　ｌ　１删。删嘶删　　ｌ　１　１　。　ｌ　ｌ　ｌ　１　１　０　０　０　０　０　０　０　Ｏ　０　１．５５　ｓ　ｏ　。ｏ。０　删　０　Ｏ　Ｏ　０　∞　０　Ｏ　０　０　１．４１／ｑ９５　０　０　Ｏ　０　慨　一　概　１．２８｜‘ｐ　５　。　吊最低点：Ｚｏ＝３６　ｍ，分项系数１；　，又　Ａ　×　／Ｉ　ｌ横向　风力　，、　文　×　吊县Ｉ＼＼　×　吊件受到的风压：ｓ尸＝８．５　ｋＮ，作用位置离门吊　最低点：Ｚ０１＝５４　ｒｎ，分项系数ｌ；　最不利状况考虑该风载，与门吊走行时刹车　×　＼＿Ｌ　，上＼ｌ／Ｉ＼Ｉ／ｆ　Ｉ＼Ｉ／１＼＼．１　：　×　＼　小Ｉ／Ｉ＼ｌ／Ｔ＼　０　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　ｌ／１　／Ｔ＼　×　Ｏ　０　（停机）组合，刹车产生的惯性力：　●　●　门吊的惯性力：ｇ。＝２２４．３　ｋＮ，作用位置离门吊　最低点：Ｚ１＝３２　ｍ，分项系数１；　吊重的惯性力：ｇ２＝９０　ｋＮ，作用位置离门吊最　低点：ｚ２＝５４　ｍ，分项系数１；　图３支座及吊重位置图　最后，根据计算分析、校核结果，进行万能杆件结　吲０　构的详细设计和出图。　０　０　ｏ　。门吊自重：　＝２　２４３　ｋＮ，对最前面的轮箱作用　位置：ｙ１＝７　１１１，分项系数１；　起升重量（包括起升结构）：Ｐｏ＝９００　ｋＮ，对最前　面的轮箱作用位置：ｙ２＝７　１ＴＩ，分项系数１．３。　Ｋ＝　尸　ｌ＋１．３１９ｏ　０　０　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　，　Ｏ　０　ｇ　＋ｇ２ｚ２｛　ｏ＋Ｓｆｚｏ　＝１．６４＞１（按起重机规范）。　０　０　ｏ　０　ｏ　０　ｏ　０　６．１．２横桥向稳定验算　横桥向风压：ｈ／＝８５．１７　ｋＮ，作用位置离门吊最　低点：ｚｏ＝２３　ｍ，分项系数１；　吊件受到的风压：　＝８．５　ｋＮ，作用位置离门吊　最低点：Ｚ０ｗ＝５４　ｍ，分项系数１；　最不利状况考虑该风载，与天车走行时刹车　（停机）组合，刹车产生的惯性力：　图４　Ｍｉｄａｓ　Ｃｉｖｉｌ模型图　吊重的惯性力：ｇ　＝９０　ｋＮ，作用位置离门吊最　低点：ｚ１＝５４　ｆｆｌ，分项系数１；　５．３结果分析　（１）在无惯性力作用下，最大轮压３８　ｔ（Ａ１）；　（２）横梁最大变形ｆｚ＝２８．９　ｍｍ（在横梁跨中处），　ｆ／Ｌ＝１／１０３８（满足要求）；　（３）门吊在非工作状态风况（纵向风力）下，Ｂ、　Ｄ两点支反力较小，存在脱空的危险，因而在非工　作状态风况下，必须设置缆风且锁定大车。　门吊自重：　＝２　２４３　ｋＮ，对最外侧的轮箱作用　位置：Ｘｌ＝１６　１ＴＩ，分项系数１；　起升重量（包括起升结构）：Ｐｑ＝９００　ｋＮ，对最外　侧的轮箱作用位置：ｘ２＝６　ｍ，分项系数１．３。　Ｋ：—　“一范）。　ｇ】　１＋ｇ２ｚ２＋　０＋　ｚ　０Ｉ一‘　：５．９０＞１（按起重机规　６龙门吊机稳定性分析　６．１正常风压下门吊稳定验算　６．１．１顺桥向稳定验算　顺桥向门吊风压：ｓｆ＝５８．３１　ｋＮ，作用位置离门　６．２￣ｌｌＥ－ｒ作风压下门吊稳定验算　６．２．１顺桥向稳定验算　顺桥向门吊风压：，ｙ＝３８９．５　ｋＮ，作用位置离门　吊最低点：ｚｏ＝３６　ｍ，分项系数１．２；　２０１３年７月第７期　城市道桥与防洪　位置：ｙｌ＝７　ｍ，分项系数１；　桥梁结构１２５　门吊自重：Ｐｃ＝２　２４３　ｋＮ，吊具自重：Ｐｏ＝２００　ｋＮ，　对最前面的轮箱作用位置：ｙ１＝７　ｉｎ，实际作用距离　约８　ｍ，分项系数１。　：　ｌ・ＡＳＪＺｏ　起升重量（包括起升结构）：Ｐｑ＝９００　ｋＮ，对最前　面的轮箱作用位置：ｙ２＝７　ｍ，分项系数０．８。　Ｋ＝Ｐｕ１＋Ｏ．８Ｐｕ２—１．：１．０２＞１（按起重机规范），在此　，ｚ　ｓ】Ｚ０　，．２１＞１（（按起重机规范）。　工况下，龙门吊机稳定性满足要求，但也要求设置　６．３．２横桥向稳定验算　横桥向风压：ｈｆ＝５６８．９　ｋＮ，作用位置离门吊最　斜“八“字缆风，锁定走行大车，以确保龙门吊机结　构的安全。　低点：ｚｏ＝２３　ｍ，分项系数１；　６．２．２横桥向稳定验算　吊件受到的风压：ｈｆ＝５７．９　ｋＮ，作用位置离门　吊最低点：　。’＝５４　ｉｎ，分项系数１；　横桥向风压：ｈｆ＝５６８．９　ｋＮ，作用位置离门吊最　门吊自重：　＝２　２４３　ｋＮ，对最外侧的轮箱作用　低点：ｚｏ＝２３　ｍ，分项系数１．２；　位置：ｘｌ＝１６　ｉｎ，分项系数ｌ；　门吊自重：　＝２　２４３　ｋＮ，吊具自重：Ｐｏ＝２００　ｋＮ，　起升重量（包括起升结构）：Ｐｑ＝９００　ｋＮ，对最外　对最外侧的轮箱作用位置ｘ１＝１６　ｍ，分项系数１。　侧的轮箱作用位置：ｘ２＝６　ｍ，分项系数０．８。　Ｋ＝（Ｐ６＋Ｐｏ）ｙｌＫ＝Ｐａｒ＃Ｏ＇８Ｐｏｘ２…，．：２．４９＞ｌ（（按起重机规范）。　　ｌ・ｚｔＺＪＺｏ　……２．４９＞１（（按起重机规范）。６．３突然卸载情况门吊稳定验算　６．３．１顺桥向稳定验算　参考文献　顺桥向门吊风压：ｓｆ＝３８９．５　ｋＮ，作用位置离门　【１】金永忠．天兴洲大桥提升站设计及安装控制【Ｊ】．武汉工程大学学　吊最低点：ｚｏ＝３６　ｍ，分项系数１；　报，２０１１，（８）．　吊件受到的风压：　＝５７．９　ｋＮ，作用位置离门　［２】刘晓霞，于祥君．大吨位提升站吊机的安装设计与施工［ＪＪ．江苏　科技信息，２０１０，（７）．　吊最低点：Ｚ０１＝５４　１ＴＩ，分项系数１；　［３】娄松．嘉绍大桥大吨位提升站设计与施３２［Ｊ］．世界桥梁，２０１２，　门吊自重：Ｐｃ＝２　２４３　ｋＮ，对最前面的轮箱作用　（３）．　（上接第１１８页）　大的情况下，适应性较强，布置亦较为灵活。由于　所在，这也是笔者写作本文的目的。同时，希望同　该系统完全是由型钢通过螺栓或焊接连接，同时，　行专家能够对该系统进行热烈讨论，进一步完善　由型钢对撑与鱼腹梁支撑间隔布置，使得开挖速　该类支撑系统的研究和设计。　率大大提高。然而，亦正是如此，该系统存在着很　多令人担忧和有待于改进的地方，尤其是对于大　跨度基坑而言，需要增加支撑的刚度、减小鱼腹梁　参考文献　的宽度等措施来增强支撑的承载能力，同时，需要　［１］ＪＧＪ　１２０—９９，建筑基坑支护技术规程［Ｓ】．　［２］ＧＢ５００１０—２００２，混凝土结构设计规范【ｓ］．　施工操作人员的细心和精细化施工以确保支撑系　［３］ＤＧＪ３２／Ｊ　１２—２００５，南京地区建筑地基基础设计规范［ｓ】．　统的安全和零风险。若想将该系统普及化，尚需对　［４］ＤＢＪ　１５—３１—２００３，广东省建筑地基基础设计规范［ｓ】．　该工艺进行进一步的探索和改进，找出其中问题　［５］ＤＧＪ０８－６１—２０１０，上海市基坑工程技术规范［ｓ】．