地連墻鋼筋籠吊裝安全施工T及T吊裝驗算及設備選定

6.1.1主、副吊設備噸位選擇 16.1.2主、副吊高度計算 26.1.3主、副吊荷載驗算 36.2吊點位置的驗算 56.2.1“一”型鋼筋籠吊點驗算 56.2.2異形“L”型鋼筋籠吊點驗算 136.3場地地基承載力驗算（地基承載力） 166.4吊裝配具驗算 196.4.1吊點強度計算 196.4.2鋼絲繩強度驗算 206.4.3卸扣驗算 236.5鋼筋籠擱置穿杠驗算 246.6主、副吊扁擔驗算 246.7焊接焊縫受力驗算 286.7.1焊縫強度計算： 286.7.2鋼筋籠焊接、擱置點計算 286.7.3焊接要求 286.1.1主、副吊設備噸位選擇本工程地墻為H型鋼接頭，鋼筋籠采用整體吊放的工藝進行吊裝施工，本次最重鋼筋籠為J1-01，鋼筋籠長度為60.6m，其重量為81.5噸，加上鎖具后達到了86.1噸。1、主機型號選擇驗算根據(jù)履帶吊車技術性能表，查詢起重量符合：Q主·K≥（Q1+Q2）*1.1Q主—主機起重量（t）Q1—鋼筋籠重量（t）Q2—吊索重量（t），主機索具取:5tK—起重機的降低系數(shù)（取0.8）即：Q主*0.8≥（81.5+5）*1.1=95.15t起重量超過95.15t，起吊高度超過60.6m的SCC4000A(400t)吊車臂桿78m，回轉半徑12m時滿足主機起吊要求。2、副機型號選擇在鋼筋籠起吊到60°角時，副機承載鋼筋籠總重量60%，即0.6×81.5=48.9tQ副·K≥（Q1+Q2）*1.1Q副—主機起重量（t）Q1—鋼筋籠重量（t）Q2—吊索重量（t），副機索具取2.6tK—起重機的降低系數(shù)（取0.8）即：Q副≥（48.9+2.6）/0.8=64.38tQUY280型履帶吊車臂桿62m，回轉半徑12m時最大起吊重量為76.1﹥64.38t。綜上，現(xiàn)擬采用400t級別及280t級別履帶吊進行雙機抬吊，整幅起吊入槽。4、主要機具、材料一覽表表6.1-1主要機具、材料表序號名稱型號數(shù)量備注1主吊鐵扁擔1套2副吊鐵扁擔1套3鋼絲繩約200米4滑輪10個5卸扣30只6扳手若干6.1.2主、副吊高度計算圖6.2-1主吊高度示意圖計算主吊臂桿長度時，不僅要考慮主吊臂桿最大仰角為75°及最大鋼筋籠重量，還要考慮鋼筋籠被吊起后能旋轉180°而不碰撞主吊臂桿（見上圖），滿足BC距離大于3m的條件。由于加工制作的吊具尺寸為h1=2m，h0=0.48m，因此：AC=BC·tg75°=3×tg75°≈11.2mh2=AC-h1-b-h0=11.2-2-6-0.48=2.72mH=h0+h1+h2+h3+h4=0.48+2+2.72+60.6+0.5=66.3mb—起重滑輪組定滑輪到吊鉤中心距離，取6m；h0—起吊扁擔凈高；h1—扁擔吊索鋼絲繩高度；h2—鋼筋籠吊索高度；h3—鋼筋籠最大長度；h4—鋼筋籠距地面高度；主吊起重臂桿長度LL=（H＋b－C）/sin75°=（66.3＋6-2.765）/sin75°=71.99（m）按經(jīng)驗取78m。C—起重臂下軸距地面的高度2.765m；6.1.3主、副吊荷載驗算鋼筋籠起吊采用一臺400t履帶式起重機和一臺280t履帶式起重機雙機抬吊法，互相配合吊裝鋼籠入槽，先將鋼筋籠水平吊起，然后升400t主吊鉤、放280t副吊鉤，最終由400t主吊將鋼筋籠凌空吊直。鋼筋籠起吊入槽時必須緩慢放下，切忌急速拋放，以防鋼筋籠變形或造成槽段坍方。配置400t履帶吊作為主吊，280t吊車作為副吊，進行雙機抬吊，針對本工程吊車配備的主要技術參數(shù)如下：表6.1-2吊車配置計算參數(shù)序號項目計算參數(shù)備注1鋼筋籠長L60.6m2鋼筋籠總重Wt主籠804kN最重鋼筋籠3SCC4000A（400t）極限起重量P11281kN78m把桿，r=12m4400T吊車承擔最重鋼筋籠重量Wt1861kN包含主扁擔、鋼絲繩及主吊吊鉤5400T吊車承擔最重鋼筋籠重量P21281*0.7=896.7KN吊車帶載行走6QUY280（280t）極限起重量P3761kN62m把桿，r=12m7280T履帶吊允許起重量P4761×0.8=609KN安全值8280T吊車承擔最重鋼筋籠重量Wt2804×60%=482kN最不利情況下副吊承擔鋼筋籠總重的60%1）主吊SCC4000A（400t）吊車吊裝鋼筋籠：400t吊車臂桿接78米，回轉半徑12m時最大起重能力可以達到128.1噸。SCC4000A（400t）履帶吊起重參數(shù)如下表所示：400t吊機臂長78m，在幅度為12m時，最大起重量為P1=128.1t，取大型起重機械的安全起重系數(shù)為0.8（見《建筑機械使用安全技術規(guī)程》P21，JGJ33-2012）。120t*0.8=102.48t；鋼筋籠總重量：WT=86.5T（+5索具）*1.1=95.1；P1＞W(wǎng)T，滿足要求。當起重機吊裝鋼筋籠行走時，取回轉半徑12m，起重能力為102.48t，根據(jù)《建筑機械使用安全技術規(guī)程》4.2.10條規(guī)定，當起重機如需帶載行走時，載荷不得超過允許起重量的70%，400t吊車允許起重量：P2=128.1T×0.7=89.67T；鋼筋籠總重量：WT1=86.1T(+索具)，P2≥WT1，滿足要求。2）副吊QUY280（280t）吊車吊車臂桿接62m，回轉半徑12m時最大起重能力可以達到76.1噸。徐工QUY280履帶吊起重參數(shù)如下表所示：按《建筑機械使用安全技術規(guī)程》4.2.9條，單機的起吊荷載不得超過允許荷載的80%。副吊選用：QUY280型280t履帶式起重機。吊車臂桿接62m，起重半徑12m，其最大起重能力為：P3=76.1t，280t吊車允許起重量：P4=76.1×80%=60.88t；（注：280t吊車作為副吊，在起吊鋼筋籠過程中所承擔最大的重量為鋼筋籠重量的60%）280t吊車承受最大的鋼筋籠重量：WT2=WT1×60%=81.5×60%=48.9t；P4＞W(wǎng)T2，滿足要求。6.2吊點位置的驗算6.2.1“一”型鋼筋籠吊點驗算以最重K1/K2鋼筋籠為例，采用有限元對吊點設置、鋼筋籠強度進行計算：1、建立模型采用雙機抬吊的方式進行鋼筋籠吊裝。主吊為6點，副吊為10點。吊點位置布置于縱橫桁架的交叉點上。在計算時鋼筋連接處都以接駁器或焊接考慮。計算時根據(jù)吊索確定邊界條件，對吊索交點處施加位移約束，施加的荷載只有鋼筋籠本身的重力荷載。2、計算桿系有限元，鋼筋都以梁單元模擬。（鋼筋籠穩(wěn)定性）圖6.2-1整體模型圖圖6.2-2鋼筋籠模型圖6.2-3桁架模型圖圖6.2-4型鋼模型圖圖6.2-5整體豎向變形圖圖6.2-6鋼筋籠豎向變形圖圖6.2-7鋼筋籠桁架豎向變形圖圖6.2-8型鋼豎向變形圖圖6.2-9吊索變形圖圖6.2-10型鋼應力圖圖6.2-11鋼筋籠和桁架應力圖圖6.2-12鋼筋籠應力圖圖6.2-13桁架應力圖3、分析由上述計算結果云紋圖可知，鋼筋籠整體豎向最大變形為9.8mm，處于鋼筋籠最下端中部位置。如果考慮吊索變形，即減去吊索伸長量后，鋼筋籠整體豎向最大變形為4.3mm，鋼筋籠除去在吊點處附近桁架應力達到350MPa以外，其余區(qū)域最大應力都在250MPa以下，應力小于其400MPa的屈服強度值?？烧J為鋼筋籠吊裝時的變形和應力狀態(tài)均能滿足規(guī)范要求，是安全的。4、結論通過上述鋼筋籠吊裝時的變形和應力狀態(tài)分析，本工程鋼筋籠吊點設置如下：圖6.2-14吊點布置圖6.2.2異形“L”型鋼筋籠吊點驗算（1）異形鋼筋籠在吊裝時應增設斜拉桿防止鋼筋籠在吊搬過程中發(fā)生變形，其設置位置見下列示意圖，拐角幅鋼筋籠除設置縱橫向起吊桁架和吊點外，另增設“人”字桁架和斜拉桿進行加強，以防鋼筋籠在空中翻轉時角度發(fā)生變形。拐角處鋼筋籠加強方法見下圖：圖6.2-15“L”型鋼筋籠吊點異型幅鋼筋籠加固示意圖（L型、T型有角度的參照此圖原則適當調整）（2）每幅鋼筋籠應設置不少于4道桁架以滿足起吊時吊索栓綁的需要。（3）在每個吊點處增設“幾”字形吊點加強筋，其作用是在水平起吊過程中將起吊力量分布至下層鋼筋網(wǎng)片，防止局部受力較大產(chǎn)生變形。2）轉角幅鋼筋籠重心計算：先將角幅分為鋼籠A與鋼籠B。用相同的方法求出2個物體組合的重心?？紤]到轉角幅大多數(shù)散架是在起吊翻轉過程中，因此以減小鋼筋籠起吊后翻轉的幅度為原則，確定出如上圖的吊點位置，保證兩個吊點到重心的距離相等。例：取以下轉角幅做計算，通過翻樣m1=8t、m2=7t。按上述公式：（8+7）x=8*2.29+7*0.925x=1.653（8+7）y=8*0.725+7*0y=0.387求出重心后再按照最安全吊裝原則，做如下吊點布置：求出重心后再按照最安全吊裝原則，做如下吊點布置：6.3場地地基承載力驗算（地基承載力）場地可靠性經(jīng)現(xiàn)場主吊將配重調整至最大吊重狀態(tài)進行試吊行走，看有無路面壓碎或變形太大等情況，主吊需轉彎地段根據(jù)情況在其行走路線及作業(yè)點鋪設一定厚度的鋼板，增大履帶與地面的接觸面積。起重機負載行走作業(yè)道路應平坦堅實，基坑圍護結構施工前，沿圍護結構外側硬化寬15m厚度30cm鋼筋混凝土施工便道，作為地連墻機械施工行走便道及鋼筋籠吊裝運輸通道。道路硬化時，利用場地內既有水泥穩(wěn)定層作為基礎，硬化50cm碎石墊層，再澆筑30cmC30鋼筋混凝土（布置兩層Φ16鋼筋網(wǎng)，橫向縱向鋼筋間距均為200mm）作為便道主體結構。便道橫向向外做排水坡，便道路面鋼筋平面布置圖見下圖。圖6.3-1道路面結構層圖6.3-2混凝土路面鋼筋平面布置圖400t履帶吊履帶、配重及附件總重400t，履帶寬度1.2m，長度10.60m，兩履帶中心線間距7.60m，兩履帶邊線間距8.85m，本工程最大吊重為81.5t。5、混凝土集中反力計算對地面總壓力為N=（81.5+5+400)×9.8=4767.7kN單履帶受力面積為S=10.6*1.2=12.72㎡地面單位符合q=N/2S=4767.7/（2*12.72）=187.41kpa根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》(GB50007-2011)第8.2.8條，有混凝土路面承載力計算：Fcd=0.7×βh×Ftd×am×hoam=（at+ab）/2=（9.18+9.98）/2=9.58mfcd—混凝土最大集中返力；βh—對于厚度小于800mm時，取1；ftd—軸心抗拉應力(查表5.8-4，C30取1.39Mpa)；at—取履帶接地長9.4m；ab—取ab=at+2ho=9.4+2*0.3=10mho—混凝土路面厚度，取0.3。則Fcd=0.7*1*1.39*10*0.3=291.9kpa，C30混凝土路面每平方能承受279.64kpa.187.41kpa＜279.64kpa，路面滿足安全行走要求。表6.3-1凝土強度對照表6、混凝土下墊層承載力計算上覆填土置換為采用30cm片石+20cm碎石，路面采用鋼筋混凝土路面，混凝土強度C30，厚度30cm，雙層直徑16mm，間距200mm的鋼筋網(wǎng)片，且下臥層采用分層填實碾壓達到地基承載力要求。根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范(條文說明)》中知其地基承載力特征值fak可取值200～250kpa(具體視其壓實系數(shù)較大則取最高值)，本次計算按最不利情況最低值200kpa進行驗算。另根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》，其混凝土擴散角可取值為45°，所以通過壓力擴散至重載路底面時其總的接地面積為(9.4+0.3×2/tan45°)×(1.2+0.3×2/tan45°)×2*2/3=24.12m2。所以，墊層實際荷載為4767.7/24.12=197.67kpa＜200kpa，地基承載力滿足施工要求。7、下臥層地基承載力荷載計算：根據(jù)巖土勘察報告，下臥層0.8m~10m范圍內為粉質黏土（75kpa），地基經(jīng)過翻挖、碾壓，提高其地基承載力，使地基承載力達到85KPa。層號巖土名稱承載力特征值fak（KPa）②-3粉細砂130②-3a淤泥質粉質粘土、粉質粘土75②-4粉細砂170②-4b中細砂210②-4a粉質粘土75②-5粉細砂200②-5a粉質粘土夾粉細砂85②-6中粗砂240⑤-1強風化泥巖、泥質粉砂巖250⑤-2中風化泥巖、泥質粉砂巖780根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》及其條文說明中知級配砂石墊層壓力擴散角為30°。4、 壓力擴散至下臥層時接地面積為（9.4+0.3*tan45°*2+0.7*tan30°*2）*（1.2+0.3*tan45°*2+0.7*tan30°*2）*2=56.21㎡q=4767.7/56.21=84.81<85kPa故地基承載力能滿足鋼筋籠吊裝要求。6.4吊裝配具驗算6.4.1吊點強度計算考慮到本工程鋼筋籠總重較大，采用36mm鋼筋作為主吊吊點，U型環(huán)上下2根對齊，中間雙面滿焊，且單個U型吊環(huán)下設2根36mm圓鋼，具體形式如下:圖6.4-1吊點布置形式圖1）主吊吊攀鋼筋抗拉強度計算[fv]=3.14×18mm×18mm×2×100N/mm2÷9.8N/Kg÷1000Kg/T×0.75=15.57T主吊吊點所承受的最大拉力是鋼筋籠起吊后拎直時四個吊點受力時，吊點鋼筋所受最大拉力為81.5T/6＝13.58T。fv=13.58T＜[fv]=15.57T，滿足需要。6.4.2鋼絲繩強度驗算鋼絲繩采用6×37+1,公稱抗拉強度為1400MPa，公稱強度為1770MPa，根據(jù)JGJ276-2012《建筑施工起重吊裝安全技術規(guī)范》4.3.1條“當利用吊索上的吊鉤、卡環(huán)鉤掛重物上的起重吊環(huán)時，不應小于6；當用吊索直接捆綁重物時，且吊索與重物棱角間采取了妥善的保護措施時，應取6～8；當?shù)踔亍⒋蠡蚓艿闹匚飼r，除應采取妥善保護措施外，安全系數(shù)應取10”，本處安全系數(shù)K取8。由《起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊》查得鋼絲繩數(shù)據(jù)如下：。鋼絲繩最大許用拉力計算:（1）拉力計算公式：[F]≤Σsp*A/K公式中[F]——鋼絲繩允許用拉力（KN）Σsp———鋼絲繩破斷拉力（KN）K——鋼絲繩的安全系數(shù)A——折減系數(shù)（2）鋼絲繩安全系數(shù)：（3）考慮到鋼絲繩在承載時各鋼絲受力不均勻，繩芯及鋼絲繩彎曲，擠壓所產(chǎn)生的應力的影響，其理論破斷拉力可按下式計算：Sp=Σsp*A式中：Σsp為破斷拉力總和，A為考慮各種附加因素和受力不均勻的折減系數(shù)。由于實際使用鋼絲繩公稱抗拉強度為1770MPa則需要進行換算公稱抗拉強度為1770MPa時鋼絲繩容許拉力計算公式為：[F]≤Σsp*A/K，則：直徑52mm鋼絲繩容許拉力T=1580*0.82/8=161.9KN=16.19T直徑42mm鋼絲繩容許拉力T=1030*0.82/8=103.5KN=10.56T直徑40mm鋼絲繩容許拉力T=1010*0.82/8=83.7KN=10.35T（4）主吊扁擔上部鋼絲繩(走雙繩)驗算主吊扁擔上鋼絲繩承擔最大重量為鋼筋籠的重量以及索具自身重量。吊重：Q1=Q+G主吊=81.5t+5t=86.5t鋼絲繩直徑：52mm，[T]=16.19t鋼絲繩長度：L=2m*2=4m鋼絲繩：T=Q1/4sin450/2=15.3t＜[T]=16.19t，滿足要求。圖5.5-1主吊扁擔上鋼絲繩受力示意（2）主吊扁擔下部鋼絲繩驗算主吊扁擔上鋼絲繩承擔最大重量為鋼筋籠的重量以及索具自身重量。吊重：Q=81.5t鋼絲繩直徑：42mm，[T]=10.56t；鋼絲繩：T=Q/8=81.5/8=10.2t＜[T]，滿足要求。（3）副吊扁擔上部鋼絲繩驗算副吊扁擔上鋼絲繩承擔最大重量為雙機抬吊鋼筋籠60度及索具自身重量，最大總重量為：81.5t。吊重：Q1=81.5*0.6+5=53.9t鋼絲繩直徑：42mm，[T]=10.56t鋼絲繩長度：L=2m*2=4m根數(shù)：N=4根鋼絲繩：T=53.9/4sin450/2=9.53t＜[T]，滿足要求（4）副吊扁擔下部鋼絲繩驗算副吊扁擔上鋼絲繩承擔最大重量為雙機抬吊60.6m長鋼筋籠60度及索具自身重量，最大總重量為：81.5t。吊重：Q2=81.5*0.6=48.9t鋼絲繩直徑：40mm，[T]=10.35t；鋼絲繩：T=T2/8=4.65t＜[T]，滿足要求。6.4.3卸扣驗算卸扣的選擇按主副吊鋼絲繩最大受力選擇。主吊卸扣最大受力在鋼筋籠完全豎起時，副吊卸扣最大受力在鋼筋籠平放吊起時。最大吊重86.5T,865KN1、主吊卸扣選擇P1=433/sin60°=500KN主吊高強卸扣50T：2只。P2=250KN主吊滑輪卸扣50T：4只主吊籠子卸扣25T：8只。2、副吊卸扣選擇P1=260/sin60°=300.22KN副吊高強卸扣35T：2只P2=150.11KN扁擔連接滑輪卸扣35T：4只副吊扁擔下鋼絲繩內力：P3=35.1KN卸扣15T：10只6.5鋼筋籠擱置穿杠驗算圖6.5-1穿杠受力簡圖擱置扁擔承擔最大重量為60.6m長鋼筋籠采用整幅吊裝，最重的一幅為81.5t。擱置扁擔采用16#工型鋼兩側加焊兩塊12厚鋼板，總長為1.6m，擱置鋼筋籠扁擔的數(shù)量為4個。臨時擱置鋼筋籠鋼扁擔采用16#H型鋼并在內側加焊20mm鋼板而成，寬80mm，高160mm，長1600mm。每次臨時或最終擱置鋼筋籠的鋼扁擔數(shù)量不少于4個，擱置于導墻上。⑴參數(shù)計算單個擱置扁擔承受重量WW=W總/4=81.5/4=20.4t單個擱置扁擔抗剪截面積S4S4=160*80=12800mm2鋼板抗剪fsfs=120N/mm2⑵擱置扁擔計算每個擱置鋼板允許抗剪FSFs=S4×fs÷9.8N/Kg÷1000Kg/T＝12800*120/9.8/1000=156.73tFs＞W(wǎng)，滿足要求！6.6主、副吊扁擔驗算1、主吊扁擔強度驗算主鐵扁擔均采用鋼管+鋼板組合加工，選用?400鋼管，50mm厚鋼板。圖6.5-1主吊扁擔示意圖主扁擔梁（1）鐵扁擔有關數(shù)據(jù)?400鋼管有關數(shù)據(jù)：D=40cm，d=38.4cm，壁厚t=8mm，截面面積A＝98.52cm2，重量g=758N/m，截面慣性矩Ix=18932cm4，Iy=18932cm4，截面抵抗矩Wx=947cm3，Wy=947cm3；截面回轉半徑ix=13.9cm，iy=13.9cm。鋼板有關數(shù)據(jù)：H=100cm，b=5cm，截面面積A＝500cm2，重量g=3846.5N/m，截面慣性矩Ix=416667cm4，Iy=1042cm4，截面抵抗矩Wx=8333cm3，Wy=417cm3；截面回轉半徑ix=28.9cm，iy=1.45cm。鐵扁擔組合截面的截面面積、慣性矩及回轉半徑：A總=98.52+500=598.52cm2Ix總=435599cm4Wx總=9280cm3ix總=IxIy總=19974cm4Wy總=1364cm3iy總=Iy（2）扁擔的長細比核算λx總=l0/ix總=275/27.0=10.2（＜[λ]=150），滿足要求λy總=l0/iy總=275/5.8=47.4（＜[λ]=150），滿足要求（3）鐵扁擔的內力計算考慮附加動力系數(shù)1.2g總=5528.4N/m≈5.53N/mm鐵扁擔自重產(chǎn)生的跨中彎矩：Mx=1/8×g總×l0×l0=1/8×5.53×2750×2750=5227578N?mm側向彎矩：My=1/10×Mx=522758N?mm吊重對鐵扁擔的軸向壓力NN=1.5Q/tgα=1.5×（750/2）/tg70°=204.7KN（4）鐵扁擔的穩(wěn)定性驗算λx總=10.2，查《鋼結構設計規(guī)范》得φx=0.992，βty=1.0，βmx=1.0NEX=π2EA/λx2=1169621356NN/（φx×A）+βmxMx/W1x（1-φxN/NEX）+βtyMy/W1y=204700=3.43+0.56+0.38=4.37N/mm2≤[f]=215N/mm2滿足要求。2、副吊扁擔強度驗算副鐵扁擔均采用鋼管+鋼板組合加工，選用?400鋼管，30mm厚鋼板。圖6.5-2副吊扁擔示意圖副扁擔梁（1）鐵扁擔有關數(shù)據(jù)?400鋼管有關數(shù)據(jù)：D=40cm，d=38.4cm，壁厚t=8mm，截面面積A＝98.52cm2，重量g=758N/m，截面慣性矩Ix=18932cm4，Iy=18932cm4，截面抵抗矩Wx=947cm3，Wy=947cm3；截面回轉半徑ix=13.9cm，iy=13.9cm。鋼板有關數(shù)據(jù)：H=100cm，b=3cm，截面面積A＝300cm2，重量g=2308N/m，截面慣性矩Ix=250000cm4，Iy=308cm4，截面抵抗矩Wx=5000cm3，Wy=150cm3；截面回轉半徑ix=28.9cm，iy=0.9cm。鐵扁擔組合截面的截面面積、慣性矩及回轉半徑：A總=98.52+300=398.52cm2Ix總=268932cm4Wx總=5947cm3ix總=IxIy總=19240cm4Wy總=1097cm3iy總=Iy（2）扁擔的長細比核算λx總=l0/ix總=275/26.0=10.6（＜[λ]=150），滿足要求λy總=l0/iy總=275/6.95=39.6（＜[λ]=150），滿足要求（3）鐵扁擔的內力計算考慮附加動力系數(shù)1.2g總=3679.2N/m≈3.68N/mm鐵扁擔自重產(chǎn)生的跨中彎矩：Mx=1/8×g總×l0×l0=1/8×3.68×2750×2750=3478750N?mm側向彎矩：My=1/10×Mx=347875N?mm吊重對鐵扁擔的軸向壓力NN=1.5Q/tgα=122.8KN（4）鐵扁擔的穩(wěn)定性驗算λx總=10.6，查《鋼結構設計規(guī)范》得φx=0.991，βty