天津西站:超大軌距行走塔吊在高架候車層作業(yè)的技術(shù)研究

        作者:高玉蘭 王益民 張偉    
        時(shí)間:2013-01-28 09:32:40 [收藏]
        摘要:針對(duì)跨度大、高度大的高架層上進(jìn)行超大、超重構(gòu)件的拼裝與吊裝,采取布置大截面鋼梁保證重型塔式在高架層樓板上行走等措施,以解決常規(guī)機(jī)械起重量無法滿足構(gòu)件吊裝的難題。 關(guān)鍵詞:1100噸米行走式塔吊,高架
            關(guān)鍵詞:天津西站 行走塔吊在高架候車層作業(yè)

          摘要:針對(duì)跨度大、高度大的高架層上進(jìn)行超大、超重構(gòu)件的拼裝與吊裝,采取布置大截面鋼梁保證重型塔式在高架層樓板上行走等措施,以解決常規(guī)機(jī)械起重量無法滿足構(gòu)件吊裝的難題。
          關(guān)鍵詞:1100噸米行走式塔吊,高架層、行走塔軌道、驗(yàn)算荷載
                1 引言
               
          天津西站屋蓋結(jié)構(gòu)全部位于高架候車層結(jié)構(gòu)以上,跨度大,高度高。為保證結(jié)構(gòu)順利安裝,吊裝機(jī)械的選擇尤其重要。受施工條件的限制,所有屋蓋構(gòu)件只能在高架層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行拼裝或吊裝。由于構(gòu)件均超大、超重,對(duì)吊裝機(jī)械的選擇有如下原則:1)機(jī)械的起重性能需滿足構(gòu)件吊裝的要求;2)機(jī)械需布置在高架層結(jié)構(gòu)上;3)機(jī)械可以移動(dòng)。
                2  21米超大軌距1100噸米行走式塔吊的設(shè)計(jì)與實(shí)施
               
          在11~12軸、13~14軸間高架層鋼桁架上配備4臺(tái)ZSL1000行走式塔吊(1100噸•米)。ZSL1000塔機(jī)為軌道行走式塔機(jī),該塔機(jī)本次工程使用高度為42m,整機(jī)重量約為330t。根據(jù)高架層結(jié)構(gòu)特點(diǎn),11~12軸、13~14軸柱距為21m,對(duì)塔吊行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行改裝,將行走橫梁、軌距調(diào)整到21m。見圖1:
           

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          圖1  天津西站現(xiàn)場塔吊立面布置圖


                根據(jù)塔機(jī)受力及軌道要求鋪設(shè)基礎(chǔ),鋼軌型號(hào)為QU100,軌距為21m,4組16個(gè)行走輪,輪距11.2m,輪徑600mm,單組行走輪最大輪壓為136t。軌道梁選用箱型截面,經(jīng)計(jì)算截面尺寸為:□1300×700×16×25,長度根據(jù)高架層柱距進(jìn)行調(diào)配,即每根鋼梁的長度均與柱距相符,鋼梁之間的接口全部位于鋼柱位置。見圖2:
           

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          圖2  天津西站行走塔軌道梁布置平面示意圖(局部)
           

          軌道梁南北向鋪設(shè),每根軌道梁除柱頭位置有兩個(gè)支點(diǎn)外,再設(shè)置兩個(gè)支點(diǎn),支點(diǎn)位于鋼桁架直腹桿節(jié)點(diǎn)處。并在兩側(cè)設(shè)置側(cè)向支撐,支撐桿與東西向布置的鋼桁架上的埋件焊接固定。埋件設(shè)置在混凝土樓板中,見圖3、圖4、圖5、圖6、圖7。
           

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          圖3  天津西站垂直于軌道梁剖面節(jié)點(diǎn)示意圖

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          圖4  天津西站沿軌道梁剖面節(jié)點(diǎn)示意圖

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          圖5  天津西站21米跨ZSL1100行走塔吊     
           
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          圖6   在高架層上鋪設(shè)軌道梁立

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          圖7  天津西站 4臺(tái)1100T.M塔吊在高架層頂板上同時(shí)施工
           

          3.  ZSL1100T.M21米跨行走塔吊支撐結(jié)構(gòu)驗(yàn)算(以北區(qū)為例)
                在吊裝屋蓋主體鋼結(jié)構(gòu)時(shí),在高架層主體結(jié)構(gòu)11、12軸和13、14軸之間各設(shè)置一臺(tái)行走塔吊,行走塔吊的技術(shù)參數(shù)如下:
           

          表一:行走塔吊技術(shù)參數(shù)
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          表二:各點(diǎn)最大輪壓表
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          行走塔吊在11、12和13、14軸鋼桁架上設(shè)軌道梁,截面尺寸為口1300x700x16x25,軌道梁在鋼桁架上支座設(shè)置如下圖8: 

           

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          圖8  天津西站北區(qū)行走塔軌道梁支座布置示意圖


                施工階段驗(yàn)算采用midas有限元軟件進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)算時(shí)模型基于以下幾個(gè)前提進(jìn)行計(jì)算:
                1)行走塔吊與拱形屋面拼裝不在同一區(qū)域出現(xiàn);
                2)高架層建筑面層尚未鋪設(shè),僅考慮樓板自重,設(shè)備夾層荷載也尚未施加于高架層結(jié)構(gòu)之上;
                3)行走塔吊工作區(qū)域以外的區(qū)域考慮施工活荷載2kN/m2
                (1)施工驗(yàn)算荷載及荷載組合
                經(jīng)分析比較,當(dāng)行走塔吊處于工作狀態(tài)時(shí)a、d點(diǎn)下鋼桁架受力最為不利, T~U、V~W、W~X軸跨內(nèi)兩個(gè)支座間距為10.75m,現(xiàn)行走塔吊輪距為11.2m,近似的按照a、d兩點(diǎn)可以同時(shí)作用于跨內(nèi)兩個(gè)支座,此時(shí)桁架受力最不利, U~V軸跨,當(dāng)a點(diǎn)位于跨內(nèi)支座該跨鋼桁架最不利, X~Y軸跨內(nèi)兩個(gè)支座間距為5.375m,經(jīng)比較當(dāng)a點(diǎn)位于距Y軸6.875米處支座時(shí)該跨鋼桁架最不利,下圖為11、12、13、14軸鋼桁架處于最不利受力狀態(tài)下行走塔吊作用于鋼桁架的荷載布置圖(圖9、圖10):
           

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          圖9 天津西站行走塔吊作用于11、14軸鋼桁架荷載布置圖

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          圖10 行走塔作用于12、13軸鋼桁架荷載布置圖
           

          另外軌道梁及其支座的自重按照每個(gè)支座75kN的恒載考慮。

          施工驗(yàn)算荷載組合:1.2恒+1.1*1.4(活)
                基本組合:1.35恒 + 1.1*1.4(0.7)活
                其中:1.1為行走塔吊荷載動(dòng)力系數(shù)
                標(biāo)準(zhǔn)組合:     1.0恒+1.0活
                (2)驗(yàn)算結(jié)果一:11、12、13、14軸鋼桁架強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算:(圖11、圖12、圖13、圖14)
           

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          圖11  11、14軸鋼桁架基本組合應(yīng)力包絡(luò)圖

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          圖12  12、13軸鋼桁架基本組合應(yīng)力包絡(luò)圖

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          圖13  11、14軸鋼桁架穩(wěn)定驗(yàn)算包絡(luò)圖

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          圖14  天津西站12、13軸鋼桁架穩(wěn)定驗(yàn)算包絡(luò)圖
           

          由以上圖可以看出, 11、14軸鋼桁架最大應(yīng)力為177N/mm2,穩(wěn)定驗(yàn)算最大應(yīng)力比為0.76,12、13軸鋼桁架最大應(yīng)力為181N/mm2,穩(wěn)定驗(yàn)算最大應(yīng)力比為0.79,鋼桁架鋼材均采用Q345C,強(qiáng)度和穩(wěn)定均滿足要求。
                (3)驗(yàn)算結(jié)果二:11、12、13、14軸鋼桁架變形驗(yàn)算:(圖15、圖16)
           

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          圖15  11、14軸鋼桁架恒+活撓度圖
           
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          圖16  12、13軸鋼桁架恒+活撓度圖
           

          由上圖可以看出,11、14軸鋼桁架撓度最大為10mm,撓跨比為10/20750=1/2075,12、13軸鋼桁架撓度最大為13mm,撓跨比為13/20750=1/1596,滿足規(guī)范規(guī)定的1/400的要求。
                4.結(jié)語
               
          根據(jù)上述計(jì)算在實(shí)際中所采用的施工方法,經(jīng)檢測高架層下鋼筋混凝梁沒有任何裂紋,達(dá)到規(guī)范要求;采用此方法節(jié)省了大量的腳手架在軌道下的支撐費(fèi)用近300萬元,并且高架層下由于沒有了腳手架支撐可以進(jìn)行下道工序施工,節(jié)省了整體施工工期近兩個(gè)月。

          參考文獻(xiàn)
               
          [1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)[S] 北京:中國計(jì)劃出版社,2003
                [2]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)[S] 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002
                [3]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)[S] 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001
                [4]劉大海,楊翠如編著。高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu))[M] 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003
                [5]同濟(jì)大學(xué),沈祖炎,陳揚(yáng)驥,陳以一編著,鋼結(jié)構(gòu)基本原理[M] 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000
                [6]鐘善桐編著,高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)[M] 哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1999

          作者簡介:高玉蘭(1956-  )北京建工有限責(zé)任公司總承包部鋼結(jié)構(gòu)工程經(jīng)理部經(jīng)理,高級(jí)工程師,國家注冊(cè)一級(jí)建造師,主要從事重、特大型鋼結(jié)構(gòu)施工的研究與施工管理。
                聯(lián)系地址:北京建設(shè)大廈酒店701A室(100045)
           

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