龙门架安装方案 (含计算)
龙门架施工方案
目 录
一、 工程概况
二、 龙门架结构形式
三、 龙门架安装施工
四、 安全注意事项
一、工程概况
本标段设计桩号3+741至4+391长度650m ,隧道断面结构为2.6m ×2.9m ,共设干线检查井5座,分别为1#、2#、3#、4#、5#矩形人孔井,矩形通风井2座,支线井1座;
二、龙门架结构形式
2.1龙门架结构形式
2.1.1龙门架采用2跨结构,全长12m ,其中土仓部位长6m ,竖井部位长6m ;宽6.0m ;高6m 。
2.1.2每座竖井配置1台5吨电葫芦;1个1.0×1.0×1.0m 的土斗,土斗使用1cm 厚钢板制作;土仓末端距离行走梁2.0m 位置设置修理平台,修理平台使用10#槽钢、Φ32钢管和大板搭设;龙门架上方使用∟40角钢和围挡板搭设防雨棚。
2.1.3龙门架的行走梁采用I30b 工字钢,承重横梁、立柱均采用I28b 工字钢;土仓部位距离地面0.5m 和2.0m 处增加25#工字钢,与立柱焊接,外附2cm 厚钢板;竖井部位立柱之间使用14#槽钢焊接剪刀撑;龙门架纵向和两端横向使用14#槽钢焊接纵撑和横撑,支撑交叉位置采用钢板焊接;
2.1.4龙门架工字钢与工字钢之间连接,在工字钢上焊接0.4×0.4m 的2cm 厚钢板,使用Φ20mm 的螺栓连接;立柱工字钢与地面连接,采用预埋0.6×0.9m 的2cm 厚钢板,与立柱工字钢焊接,并另附4块加强钢板焊接。
2.1.5龙门架基础
每个基础的断面形式为1.2m ×1.2m ×1.2m 现浇C25混凝土,在基础中预埋钢板,以便于立柱与基础的连接,钢板厚度20mm ,平面尺寸为900mm ×600mm ,在预埋钢板上焊接3根直径Ø25钢筋,钢筋长度为2.3m 。钢筋与钢板的焊接应当牢固、饱满。
2.1.6电葫芦修理平台
平台宽度不小于1.5m ,木板满铺,用铅丝绑牢,不许有探头板,设置护栏,并挂设安全护网;搭设电葫芦操作平台采用L100×80角钢,平面尺寸1m ×2m ,栏杆高度1.4m ,水平护栏不少于3道。
2.1.7提升架附属设施
1) 检修平台
在提升架上设电葫芦简易检修平台,检修平台未设置栏杆,在进行检修作业时,应按高空作业要求进行,必须佩带保险绳。另外,本检修平台承载力较低,检修人员不超过两人,检修用工具重量不超过10Kg 。
2) 爬梯及挡土撑
在龙门架立柱上焊接υ20的圆钢作爬梯踏步,间距300mm ,圆钢与立柱工字钢两翼焊牢。为方便堆土和出土,在堆土跨距立柱底0.4m ,1.2m 和2.0m 处立柱内侧各设一道挡土撑,挡土撑采用I14。
图—1 柱脚部位做法
图—2龙门架基础图
图—3龙门架立面图
图—4龙门架剖面图
2.2龙门架结构验算
2.2.1行走梁
龙门架的受力为集中荷载且沿着大梁移动,行梁采用I30b 工字钢,为了偏于安全计算按照最不利的简支梁受力方式进行。
主要荷载如下:
土斗自重:1×1×5=5m3×78.5kg/m2=392.5kg×10≈4KN
土方重量:1m 3×2t/m3≈2000kg ×10=20KN
电葫芦重量:≈9KN
合 计:33KN 。
故集中荷载取F=20+4+9=33KN。根据过去的施工经验,可选用I30b 工字钢行走梁进行强度和稳定性验算。梁跨度为6m 、6m ,荷载为33KN ,工字钢比重为52.8kg/m,强度和稳定性验算如下:
(1) 内力计算
电葫芦荷载考虑1.1的动力系数,最大弯矩设计值:
Mmax=1.2(1/8*q*L2+1/4*F*L)
=1.2*1/8*0.528*62+1.1*1.4*1/4*33*6
=79.1KN·M
支座最大剪力值:
Vmax=1.2q*L+1.1*1.4*1.0*F
=1.2*0.528*6+1.1*1.4*1*33
=54.62KN
(2)抗弯强度验算
提升架为临时施工结构,重要性系数取0.9。
查表GB/T706-2008中热轧工字钢截面特性表,可知
Wx=627×103mm3
σ=0.9×Mmax/ Wx
=0.9×79.1×106/627×103
=114N/ mm2
<f=215 N/ mm2
故强度满足要求。
(3)抗剪强度验算
查表GB/T706-2008中热轧工字钢截面特性表,可知
Ix=9400cm4,Ix/Sx=25.4,tw=11.8mm
τ=0.9×Vmax ×Sx/Ix×tw
=0.9×(54.62×103) ×1/(25.4×11.8)
=164N/mm2
<f=215 N/ mm2
故强度满足要求。
(4)稳定性验算计算
大梁受压翼缘侧向自由度长度最大值L=6m,与梁宽度的比值
L/b=6000/128=46.88>16,必须进行整体稳定性计算。查表得I30b 工字钢的整体稳定性系数Φb=0.6,Φb ′=0.7。
0.9×Mmax/Φb ′×Wx=σ/Φb ′=160N/mm2
<f=215 N/ mm2
整体稳定性满足要求。
(5)刚度验算
E=210×103N/mm2,I=11.6×103cm 4
v=FL3/48EI
=33×103×63×109/48×210×103×11.6×107=6mm<6000/300=20mm。
2.2.2承重横梁
承重横梁采用I28b 工字钢,与立柱一起形成框架结构。为了偏于安全,验算按照最不利的简支梁受力方式进行,横梁计算长度6m ,按简支梁计算,弯
矩最大为C 点。
(1)抗弯强度验算
Mmax=1.1×1.4×0.25FL
=1.1×1.4×0.25×(33+0.53×6)×3
=41.8KN·M
查表:GB/T706-2008中热轧工字钢截面特性表,可知Wx=534×103
σ=Mmax/ Wx
=41.8×106/534×103
=78 N/mm2
<f=215 N/ mm2
故抗弯强度符合。
(2)整体稳定性验算:
由于L/b=3000/124=24.2>16,必须进行整体稳定性计算。查表得I28b 工字钢的整体稳定性系数Φb=0.825,Φb ′=1.07-0.282/0.825=0.95。
0.9×Mmax/Φb ′Wx=σ/Φb ′ =78/0.95=82.1 N/ mm2
<f=215 N/ mm2
(3)刚度验算:
E=210×103N/mm2,I=11.6×103cm 4
V=FL3/48EI
=36.18×103×63×109/48×210×103×11.6×107=6.34mm<6000/300=20mm
2.2.3立柱
立柱采用I28b 工字钢,按立柱高度6m 进行验算。
计算荷载:立柱所受的竖向荷载主要有:门架梁的自重、行梁的自重、电葫芦的负荷。八字撑I20工字钢,八字撑可抗行梁对立柱的偏心压力,立柱受力可简化计算,将电葫芦的负荷加在一根立柱上进行计算,该计算结果远大于一根立柱实际受力的计算结果,因而用前一种受荷方式进行验算更加安全。
(1)抗压强度计算:
公式:σ=N/A≤f
Nmax=N=33.6KN,截面面积A=61cm2
=33.6×103/61×10ˉ4=5.508×106Pa <f=215Mpa
(2)稳定性验算
公式:σ=π2E/λ2<f=215Mpa
长细比:λx=lαx/h=6/0.28=21.43
则:σ=π2E/λ2 =π2210×106/21.432=4.508×106Pa <f=215Mpa
三、龙门架安装施工
3.1安装前准备
3.1.1技术准备
项目总工程师及主管工长对操作班组做好岗前培训,确定龙门架施工方法,并做好龙门架安装技术交底工作。
3.1.2材料准备
I30a 工字钢、I28a 工字钢、[14槽钢、20mm 厚钢板、16mm 厚钢板、8mm
厚
钢板,Φ22螺纹钢筋等。 3.1.3 作业条件准备
(1)根据施工组织设计探明施工现场及临近地方的市政设施情况(包括任何地上、地下管线),并做好改移或拆除工作。
(2)根据临水、临电施工方案,完成临水、临电管网的布设工作,并完成临时道路施工。
(3)组织龙门架施工所用材料,做好存放、保管工作,并认真进行标识。 (4)组织施工机具进场:根据需用量计划,按施工要求,组织施工机械、设备和工具进场,按规定地点和方式存放,并应进行相应的保养和试运转等工作。 3.2龙门架安装
3.2.1龙门架安装施工工艺流程
吊装立柱→吊装两端横梁→吊装大梁→吊装中横梁→吊装斜撑、水平撑→吊装电葫芦及附属设施安装。施工过程中也可以采用两端立柱和横梁在地面组装,然后吊装施工,施工顺序如下:地面组装两端立柱和横梁→吊装两端立柱和横梁组合件→吊装中间立柱→吊装大梁→吊装中横梁→吊装斜撑、水平撑→吊装电葫芦及附属设施安装。 3.2.2施工机械、工机具及要求 1)提升架安装机械、工具见下表
施工机械、工机具数量表
2)施工机械、工机具要求:
(1)施工中使用的吊车必须经过检查验收合格,并由技术监督部门频发的准用证。
(2)所使用的钢丝绳必须有合格证,所使用的钢丝绳应无断丝,磨损不超标。 (3)所使用的卡环不得有毛刺、裂纹、尖角、扭曲、变形等缺陷,且销子松紧自如。
(4)所有的测量工具必须经过校验合格后使用,测量数据要考虑校验时的修正值。
3.2.3龙门架安装
(1)测量放线:根据已建立的现场控制测量网,布设龙门架的立柱基础及小室圈梁的位置控制线;龙门架安装方向根据现场实际情况确定。
(2)立柱基础及锁口梁施工:立柱基础及锁口圈梁设计均为矩型的现浇混凝土结构,采用明挖施工。施工前为确保地下管线的安全,采用在竖井施工范围内人工开挖十字探沟,查清确无管线后再使用机械开挖沟槽。
立柱基础施工工序流程:挖探沟→沟槽开挖→预埋竖井龙门架预埋铁件→支立模板→浇注混凝土→养护→拆模。
(3)立柱与门式横梁焊接及吊装:放出立柱边线,采用16T 汽车吊对门式钢架吊装,门式钢架起吊前将吊索具、爬梯、缆风绳等固定在立柱上,门式钢架吊起离地面50cm 时应停机检查吊索具是否安全可靠,确认无误后起升到安全高度,移到就位基础上方,缓慢下降,先调整标高、位移,再调整垂直度,就位后,将立柱与预埋铁件焊接,四周满焊,焊缝饱满,焊缝高度不小于最薄钢板厚度。 (4)斜撑、轨道梁安装:在Ⅰ28a 立柱顶端焊14mm 厚的钢板并预留Φ22的螺栓孔,Ⅰ28a 门式钢架连接横梁及Ⅰ30a 轨道梁翼缘焊14mm 厚钢板并预留Φ22的螺栓孔,四周与工字钢满焊,焊缝饱满,焊缝高度不小于最薄钢板厚度,采用
M20的螺栓连接,吊装施工结束后,龙门架各节点螺栓均采用双螺母紧固,并采用电焊电焊然后安装雨棚等附属设施。
(5)屋架安装:采用∟50角钢焊接定型屋架,加焊钢板与轨道梁采用M20螺栓连接;屋架顶面焊40角钢檩条,1mm 厚的瓦棱铁采用锚钉锚接(1m ×1.5m );40×20的方钢与立柱焊接,彩钢板与方钢锚接,封闭高度从龙门架屋面板向下4m 高,进行全封闭。
(6)修理平台施工:下面的支撑距地面不得少于5米,以利于铲车的出入。 (7)防腐涂漆处理:龙门架安装前必须先刷漆颜色为橙红色,所有外露铁件均刷防锈漆两道;面漆一道。
3.2.4整机调试
龙门架安装好后,先进行调试,并做吊装试运行。 (1)试车前准备和检查
1检查各紧固件是否牢固,○各传动机构是否精确和灵活;金属结构有无变形,钢丝绳绕绳是否正确,绳头捆扎是否牢固。 2检查提升架的组装是否符合要求。 ○
3电气设备必须完成下列工作后方可试车。 ○
a 用兆姆表检查全部电器系统和所有电气设备的绝缘电阻。
b 切断电路,检查操纵线路是否正确和所有操纵设备的运动部分是否灵活可靠,必要时进行润滑。
c 用手转动提升架各部件,应无卡死现象。 (2)无负荷试车
经过上述检查,全机均已正常后,无卡死现象,便可进行无负荷试车。步骤如下:
1提升架试车: ○
空载电葫芦沿轨道车来回运行三次,此时车轮不应有明显的打滑,车轮应制动平稳可靠。 2空钩升降: ○
使空钩上升下降各三次,起升限位应准确。
3大车行走: ○
将电葫芦停于主横梁根部,使大车沿纵向轨道全长慢速行走两次,以验证轨道。然后以额定速度往返行走三次,检查运行机构之工作质量。启动和制动时,车轮不应打滑,运行平稳。 (3)负载试车:
无负载试车情况正常后,才允许进行负载试车,负载试车分静载试车和动载试车两种。
1负载试车的技术要求 ○
a提升架金属结构的焊接,螺栓联接质量,应符合技术要求。 b机械设备、金属结构、吊具的强度和韧度应满足要求。 c制动器动作灵活、减速器无噪音,工作可靠。 d润滑部位润滑良好,轴承温升不超过规定。
e各机械动作平稳,无激烈振动和冲击。如有缺陷,应修理好后,再进行试验。
2静负载试车 ○
电葫芦起升额定负载,于主横梁上往返几次以后,将电葫芦运行到跨中,将重物升到一定高度(离地面约100mm) ,静置10min ,此时测量主梁下挠度。如此连续试验三次,且第三次卸掉负荷后,主梁不得有残余变形,每次试验时间不得少于10min 。
于上述试验后,可作超额定负荷的20%试车,方法和要求同上。 3动负荷试车 ○
静负载试车合格后,方可进行动负载试车。
电葫芦提升额定负载做反复起升和下降制动试车,然后开动满载电葫芦沿轨道来回行走3~5次。最后将满载电葫芦开到门架根部,让提升架以额定速度与大车轨道往返2~3次,并反复制动和启动。此时机构的制动器、限位开关、电气操作应可靠,准确和灵活,车轮不打滑,机架振动正常,机构运转平稳,卸载后机构和机架无残余变形。
上述试车结果良好,可做超负荷10%的试验,试验项目和要求与上述相同。
各项试验合格后,报北京市专业部门进行检验合格后,经现场生产经理、安全主管会同监理人员验收合格后方可投入使用。 四、安全注意事项
4.1吊装前通知甲方项目部管理人员现场指导监督。 4.2进入现场的人员必须戴安全帽,高空作业必须系安全带。 4.3施工过程中,不得随意向下抛掷杂物。 4.4特殊工种操作人员均有上岗证。
4.5现场各类配电箱、开关箱均外涂安全色标,统一编号,箱内无杂物。 4.6对新工人和外包人员、零散人员做安全培训和交底。
4.7为确保工程安全施工设立足够的标志(限重标志牌)、宣传画、标语、指示牌、警告牌、火警、匪警和急救电话指示牌。 4.8在施工期间配备足够数量的合格手提灭火器。
4.9吊车回转半径内不得站人,并要有专人指挥,安全员旁站方可进行吊装。
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