40t龙门吊轨道梁计算书

1 工程概况....................................................... 错误!未定义书签。 2 龙门吊计算参数 ................................................. 错误!未定义书签。

最不利垂直动荷载 ............................................ 错误!未定义书签。 最不利水平动荷载 ............................................ 错误!未定义书签。

（1）纵向水平动荷载 ...................................... 错误!未定义书签。 （2）横向水平动荷载 ...................................... 错误!未定义书签。

3 轨道梁设计..................................................... 错误!未定义书签。

车站结构范围内轨道梁 ........................................ 错误!未定义书签。

（1）最不利正弯矩 ........................................ 错误!未定义书签。 （2）最不利负弯矩 ........................................ 错误!未定义书签。 （3）最不利剪力 .......................................... 错误!未定义书签。 （4）梁截面下部配筋计算 .................................. 错误!未定义书签。 （5）梁截面上部配筋计算 .................................. 错误!未定义书签。 （6）梁斜截面承载力验算 .................................. 错误!未定义书签。 （7）梁挠度验算 .......................................... 错误!未定义书签。 轨道梁立柱 .................................................. 错误!未定义书签。

（1）正截面受压承载力计算 ................................ 错误!未定义书签。 （2）立柱斜截面承载力验算 ................................ 错误!未定义书签。 （3）立柱纵向抗弯验算 .................................... 错误!未定义书签。 （4）立柱横向抗弯验算 .................................... 错误!未定义书签。 立柱下基础梁 ................................................ 错误!未定义书签。

（1）纵向抗倾覆性能 ...................................... 错误!未定义书签。 （2）横向抗倾覆性能 ...................................... 错误!未定义书签。 （3）基底最大压力 ........................................ 错误!未定义书签。 （4）基础纵向配筋计算 .................................... 错误!未定义书签。 （5）基础横向配筋计算 .................................... 错误!未定义书签。 （6）其它措施 ............................................ 错误!未定义书签。

40t龙门吊轨道梁设计计算书

1 工程概况

哈西大街站作为学府四道街站～哈西大街站区间盾构始发站，为配合盾构施工，需要设置一台龙门吊，主要用于渣土及管片的吊运，须施做轨道梁供龙门吊行走。

龙门吊为中铁一局建工机械有限公司产SMQ4516X双梁箱型门式起重机（以下简称门吊），额定起吊重量为40t，跨度为16m，双侧悬臂8m；起重机总重量为120t，其中天车20t。龙门吊主要由门架、电动葫芦（装有起升机构和小车运行机构）、大车运行机构、操纵室及电气设备等组成，见下图。

龙门吊立面图（一）

龙门吊立面图（一）

2 龙门吊计算参数

最不利垂直动荷载

龙门吊自重：1200KN 行走天车自重：200KN 额定起重重量：400KN

额定荷载下，天车只能行走至单侧轨道正上方，此时单侧荷载为最不利情况，其单轮最大荷载：

N =（1200-200）/4+（400+200）/2 = 550KN

结构受力示意图

最不利水平动荷载

（1）纵向水平动荷载

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）条的相关规定，吊车纵向水平荷载标准值为作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10﹪，则纵向水平制动力：

F1 = N×2×10﹪ = 550×2× = 110 KN

纵向水平风荷载：

Wk=βzμsμzw0 =×××= KN/㎡ 式中 Wk——风荷载标准值（KN/㎡）； βz——高度z处的风振系数； μs——风荷载体型系数； μz——风压高度变化系数； w0——基本风压（KN/㎡）； 其中：βz = 1+

z2.1810.731=1+=

0.74z式中 ——脉动增大系数；

——脉动影响系数； z——振型系数； z——风压高度变化系数； 纵向水平风力：

F2 = Wk×S1÷2 = ×（++×2+4+）÷2 = KN 纵向水平最不利动荷载： F3 = F1 + F2 = 110+ = KN

（2）横向水平动荷载

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）条的相关规定，吊车横向水平荷载标准值为横向小车重量与额定起吊重量之和的10﹪剩以重力加速度，则单轮横向水平制动力：

F4 = （200+400）×÷2÷2 = 15 KN 单轮横向水平风力：

F5 = Wk×S2÷2÷2 = ×（）÷4 = KN 单轮横向水平最不利动荷载： F6 = F4 + F5 = 15+ = KN

3 轨道梁设计

车站结构范围内轨道梁

梁宽600㎜，高700㎜，混凝土强度等级C30；在车站结构范围内为6等跨连续梁，跨度为。

轨道梁结构图

梁自重产生的均布静荷载： q1=××25=m

龙门吊产生的集中动荷载： q2= q3=550KN

当集中荷载置于第6跨跨中时，可计算出该处最不利正、负弯矩及最不利剪力： （1）最不利正弯矩

梁自重产生的正弯矩：M1=KMql2=××=10 KN*m

龙门吊集中动荷载产生的正弯矩：M2=KMFl=×550×=404 KN*m 则跨中最不利正弯矩：M3= ×M1+×M2 = ×10+×404 =578 KN*m

（2）最不利负弯矩

梁自重产生的支座处负弯矩：M4=KMql2=××= KN*m

龙门吊集中动荷载产生的支座处负弯矩：M5=KMFl=×550×= KN*m 则最不利支座处负弯矩：M6= ×M4+×M5 = ×+× =518 KN*m

（3）最不利剪力

梁自重产生的剪力：V1=KVql=××= KN

龙门吊集中动荷载产生的剪力：V2=KVF =×550= KN 则最不利剪力：V3= ×V1+×V2 = ×+× =557 KN

最不利内力荷载分布示意图

（4）梁截面下部配筋计算

矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算：

M1fcb（h02'''）fyAs'(h0as')('p0fpy)Ap(h0a'p)

混凝土受压区高度按下式确定：

'''1fcbfyAsfyAs'fpyAp('p0fpy)Ap

混凝土受压区高度还应符合下列条件：

bh0

2a'

式中：M——弯矩设计值； 1——系数；

fc——混凝土轴心抗压强度设计值；

As、As——受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积； Ap、Ap——受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积；

p0——受拉区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应

力筋应力；

b——矩形截面的宽度；

'

''h0——截面有效高度；

'a、a sp——受压区纵向普通钢筋合力点、预应力筋合力点至截面受

'压边缘的距离；

a'——受压区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离；

由于没有设置预应力钢筋，同时考虑钢筋及混凝土的抗疲劳强度，则受压区高度为：

1fcpbfyAsfy'As'

1.014.30.686003004310.63002945.4

70.2mm

bh00.565（7004012.5）365.8mm

b11fyEscu0.80.565

300121050.0036cu0.0033(fcu,k50)1050.0033(20.150)1050.0036 2a'2（4012.5）105mm

因受压区高度不满足要求，故采用下列公式进行计算：

'''MfpyA（fyAs(hasas')('p0fpy)Ap(a'pas') phapas）式中：as、ap——受拉区纵向普通钢筋合力点、预应力筋至受拉边缘的距离。

'MfyAs(hasas)

578106300As(700（1440）（4012.5）)

梁下部受拉区配筋面积：

As3246mm2

因纵向受力钢筋最小配筋百分率min取﹪和ft/fy=300=﹪中较大值，则

min=bhft/fy=600×700×﹪=2016㎜2

梁下部实际配筋采用7Φ28的二级钢筋，钢筋面积为：

As4310.6mm23246mm2，配筋满足要求。

（5）梁截面上部配筋计算

矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算：

M1fcb（h02'''）fyAs'(h0as')('p0fpy)Ap(h0a'p)

混凝土受压区高度按下式确定：

''1fcbfyAsfy'As'fpyAp('p0fpy)Ap

混凝土受压区高度还应符合下列条件：

bh0

2a'

由于没有设置预应力钢筋，同时考虑钢筋及混凝土的抗疲劳强度，则受压区高度为：

1fcpbfyAsfy'As'

1.014.30.686003002945.43004310.6

70.2mm

bh00.565（7004012.5）365.8mm

b11fyEscu0.80.565

300121050.0036cu0.0033(fcu,k50)1050.0033(20.150)1050.0036 2a'2（4014）108mm

因受压区高度不满足要求，故采用下列公式进行计算：

'''''''MfpyA（haa）fA(haa)(f)A(aappsysssp0pyps) p式中：as、ap——受拉区纵向普通钢筋合力点、预应力筋至受拉边缘的距离。

'MfyAs(hasas)

518106300As(700（1440）（4012.5）)

2A2909.3mm梁上部受拉区配筋面积：s

因纵向受力钢筋最小配筋百分率min取﹪和ft/fy=300=﹪中较大值，则

min=bhft/fy=600×700×﹪=2016㎜2

梁上部实际配筋采用6Φ25的二级钢筋，钢筋面积为：

As2945.4mm22909.3mm2，配筋满足要求。

（6）梁斜截面承载力验算

当hw/b=700/600=≤4时，采用下式进行计算：

V0.25cfcbh0

式中：V——构件斜截面上的最大剪力设计值； c——混凝土强度影响系数，取； b——矩形截面的宽度； h0——截面的有效高度； 计算中考虑混凝土的抗疲劳强度，则

V557KN0.25cfcpbh00.25114.30.686006942.2KN截面抗剪强度满足规范要求。

（7）梁挠度验算

轨道梁挠度限值为：l0/600=3450/600=㎜

梁自重产生的挠度：

ql410.51.2345041Kw0.6770.0mm 410100EI1001.3101.71510其中惯性矩：I11bh360070031.7151010mm4 1212龙门吊集中动荷载产生的挠度：

Fl35501031.4345032KM1.6152.3mm

100EI1001.31041.7151010则跨中最不利挠度：3= 1+2 = + =㎜＜l0/600=㎜ 挠度验算满足规范要求。

（8）构造配筋

梁每侧配置3Φ18构造分布筋，间距不大于200㎜；设置Φ10@150四肢箍筋、Φ10@300拉筋，拉筋梅花型布设。

轨道梁结构配筋图

轨道梁立柱

轨道梁立柱宽600㎜，长700㎜，净高4220㎜，全高5520㎜，混凝土强度等级C40。

轨道梁立柱结构图

上部轨道梁自重产生的静荷载： Q1 = ql = × = KN 立柱自重产生的静荷载： Q2 = ×××25 = KN 龙门吊产生的集中动荷载： Q3=550KN

当集中荷载置于立柱正上方时，可计算出该处最不利结构应力：N=×（Q1+ Q2）+×Q3=×（+ ）+×550= KN

（1）正截面受压承载力计算 该立柱按轴心受压构件进行验算：

N0.9（f''cAfyAs）

计算中考虑混凝土的抗疲劳强度，则

N0.9（f''cpAfyAs）

0.90.（814.30.68600700300A's）

A's9601mm2

866.6KN故只考虑轴心受压时，立柱只需设置构造配筋即可。

（2）立柱斜截面承载力验算

当hw/b=700/600=≤4时，采用下式进行计算：

V0.25cfcbh0

①纵向水平荷载

单侧纵向水平最不利动荷载为龙门吊行车制动及风荷载组合： V1 =（ F1 + F2） = ×（110+ ）= KN

因沿纵向轨道梁将7根立柱连成整体，则分解到各立柱的纵向水平力为： V2=V1/7 =7= ②横向水平动荷载

单轮处横向水平最不利动荷载为龙门吊天车制动及风荷载组合： V3 =（ F4 + F5） = ×（15+）= 55KN

虽然纵向轨道梁将7根立柱连成整体，但考虑荷载叠加影响，横向水平荷载由相邻两根立柱承担为：

V4=V3/2 =55/2=

由于V2 = ＞V4= ，故立柱截面验算时以V2 = 进行考虑： 计算中考虑混凝土的抗疲劳强度，则

V37.9KN0.25cfcpbh00.25119.10.6860061258.5KN 截面抗剪强度满足规范要求。

（3）立柱纵向抗弯验算

纵向水平力在立柱底板产生的弯矩为： M1=QL=×（+）= KN*m

'MfyAs(hasas)

186.5106300As(700（1440）2)

2A1050.1mm受拉区配筋面积：s

因纵向受力钢筋最小配筋百分率min取﹪和ft/fy=300=﹪中较大值，则

min=bhft/fy=600×700×﹪=2394㎜2

实际配筋采用6Φ28的二级钢筋，钢筋面积为：

As3694.8mm22394mm2，配筋满足要求。

（4）立柱横向抗弯验算

横向水平力在立柱底板产生的弯矩为： M2=QL=×（+）= KN*m

Mf(ha'yAssas)

135.3106300As(600（1440）2)

受拉区配筋面积：

A2s916.7mm

因纵向受力钢筋最小配筋百分率min取﹪和ft/fy=300=﹪中较大值，min=bhft/fy=600×700×﹪=2394㎜2

实际配筋采用7Φ28的二级钢筋，钢筋面积为：

A2s4310.6mm2394mm2，配筋满足要求。

（5）构造配筋

沿柱高方向双向设置Φ10@150四肢箍筋。

则

轨道梁立柱结构配筋图

立柱下基础梁

为了将立柱所产生的集中荷载分散开来，同时满足立柱抗倾覆的要求，在立柱下方设置一道宽1500㎜、高600㎜的通长基础梁，混凝土强度等级C30。

轨道梁结构剖面图

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的要求，柱下基础梁的高度宜为柱距的1/4～1/8=3450/4～3450/8=～㎜，取值600㎜满足规范要求。

考虑冲切破坏45°角度的应力扩散，计算时按此扩散范围的结构进行计算，即为宽1500㎜×长1900㎜×高700㎜柱下扩展基础，如下图所示：

4°°55°°4

由于基础梁设置于车站结构顶板上，故不需要验算地基承载力及基础抗冲切能力，只需验算抗弯性能。

（1）纵向抗倾覆性能 上部吊车荷载：N=550/2=275KN

上部结构自重荷载：G=（××+××+××）×25=

上部荷载及结构自重所产生的纵向抗倾覆弯矩为：M1=（N+G）L=（275+）×2=*m 上部纵向水平荷载产生的倾覆弯矩：M2=VH=×=*m 纵向抗倾覆性：M1/ M2==，满足要求。

（2）横向抗倾覆性能 上部吊车荷载：N=550/2=275KN

上部结构自重荷载：G=（××+××+××）×25=

上部荷载及结构自重所产生的横向抗倾覆弯矩为：M1=（N+G）L=（275+）×2=*m 上部纵向水平荷载产生的倾覆弯矩：M2=VH=×=*m

纵向抗倾覆性：M1/ M2==，满足要求。

（3）基底最大压力 立柱下部最大压力为：

P1=（N+G）/S=（550+（××+××）×25）/（×）= Kpa= 立柱下增设基础梁后，基底最大压力为： P2=（N+G）/S=（550+）/（×）= Kpa

将上部集中荷载进行了分散，以确保下部车站主体结构安全。

（4）基础纵向配筋计算

基础纵向弯矩最大处为柱边，其弯矩：M=1/2ql2=×××=*m

Mf'yAs(hasas)

63.8106300As(600（12.540）2)

受拉区配筋面积：As429.6mm2

因纵向受力钢筋最小配筋百分率min取﹪和ft/fy=300=﹪中较大值，min=bhft/fy=1500×600×﹪=5130㎜2

实际配筋采用11Φ25的二级钢筋，钢筋面积为：

As5399.9mm25130mm2，配筋满足要求。

（5）基础横向配筋计算

基础纵向弯矩最大处为柱边，其弯矩：M=1/2ql2=×××=*m

Mf(ha'yAssas)

45.5106300As(600（12.540）2)

受拉区配筋面积：

As306.4mm2

则

因纵向受力钢筋最小配筋百分率min取﹪和ft/fy=300=﹪中较大值，则

min=bhft/fy=1500×600×﹪=5130㎜2

实际配筋采用11Φ25的二级钢筋，钢筋面积为：

As5399.9mm25130mm2，配筋满足要求。

（6）构造配筋

立柱两侧600㎜范围内基础梁设置Φ12@100箍筋，其余部位设置Φ12@200箍筋。

轨道梁基础梁结构配筋图

（7）其它措施

为了防止轨道梁发生水平移动，同时提高结构抗倾覆能力，在车站顶板施工过程中，在轨道基础梁范围内两侧间距500㎜埋设Φ25锚固钢筋。