1、西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案1西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程40 吨龙门吊轨道梁施工设计方案1、工程概况1.1 鱼化寨站概况及结构设计鱼化寨站为西安市地铁三号一期工程的起点站，车站位于西安市雁塔区富裕路与丰盛路十字路口西侧，沿富裕路东西向靠路南侧布置。车站主体为地下两层三跨框架结构（局部为单柱双跨结构） ，长 360.11m，标准段宽 20.7m（西侧端头井段宽度为28.9m、东侧端头井宽度为 26.4m） ，基坑开挖深度 18.5m（端头井深约 19.48m） ，覆土厚度 3.383.88m，基底位于 3-4-2 粉质粘土层，基坑变形控制
2、保护等级为一级。车站设六个出入口和三组风亭。车站起点里程 右CK1+78.465 号 出 入 口 号 出 入 口 号 出 入 口1号 风 亭 号 出 入 口 2号 风 亭 号 出 入 口 号 出 入 口 3号 风 亭车站终点里程 右CK12+39.57有效站台中心里程 右CK12+0.0起 点 丈 八 北 路 站30.231.85鱼 化 寨 站鱼化寨站平面示意图西安市地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程包含鱼化寨站、丈八北路站、鱼化寨站丈八北路站区间（以下简称鱼丈区间） 、丈八北路站延平门站区间（以下简称丈延区间） ，共两站两区间。鱼化寨站丈八北路站盾构区间，左线起止里程为ZDK12+141
3、.075ZDK14+237.540,左线全长 2096.465m;右线起止里程YDK12+138.875YDK14+237.540，右线全长 2098.665m。在里程ZDK12+139.575+208.145 设置一条长 68.57m 的单渡线，在里程ZDK12+208.145+224.245 设盾构始发井西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案2连接单渡线段及盾构隧道段。区间先以 R=400 的曲线向东南方向前行，侧穿皂河桥及下穿皂河，然后以 R=450m 的曲线向东北方向前行，在西安旧机动车交易中心场地通过地裂缝段。右线始发井和出土口设置在鱼化寨车站内。区间
4、隧道采用盾构法施工，盾构隧道衬砌管片外径 6.0m，内径 5.4m，宽 1.5m，厚 0.3m，分为 6 块，管片采用错缝拼装。管片砼采用高抗渗高强度 C50 等级的混凝土，抗渗等级为 S12。1.2 龙门吊布置及设计根据盾构隧道施工特点和工艺要求，计划在盾构始发井 (左线)先安装 40 吨龙门吊来进行隧道土石方及材料的吊运。随后根据施工要求，安装始发井（右线）40 吨龙门吊。在施工右线时 40 吨龙门吊架设位置：轨道梁布置位置为结构轴线 31 轴45 轴。轨道梁总共设置 4 道，南北两道分别设置在原始路面上，中间两道设置在结构顶板上。轨道梁承载力主要由结构框架柱及框架梁承载，经过验算可以满足
5、承载力要求。为满足施工过程周转材料及拆除负环，4 道轨道梁统一向基坑东侧顺延 8m。40t 龙门吊主要起吊管片、碴土以及施工材料。一环管片重约 20t/环，管片三块标准块总重约 12t；碴土斗自重约 13T，掘进一环渣土量约 63m3，每斗出土重量约 17T，共计 30T，因此龙门吊的最大起吊重量约 30t。龙门吊设计时考虑到安全储备，按最大吊重量约 40T 考虑。本工程计划安装龙门吊跨度为 12m，自重 100t，每侧两轮间距为 11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为 6m，起重设备的最大吊重为 40t。40t龙 门 吊 横 剖 面 示 意 图西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程
6、40t 龙门吊施工设计方案340t龙 门 吊 (左 线 ）40t龙 门 吊 (右 线 ） 轨 道 梁 支 撑 牛 腿轨 道 梁 支 撑 立 柱轨 道 梁 支 撑 梁 （ 顶 板 内 )40t轨 道 梁 中 心 线 轨 道 梁 中 心 线轨 道 梁 中 心 线 ABCD113 4455555555555555555555555 3332222 abcd2、40 吨龙门吊轨道梁设计说明2.1 设计依据（1）西安市城市轨道交通三号线试验段工程土建工程的相关合同文件、招标文件、投标文件、设计资料等。（2）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及西安地区在安全文明施工等方面的规定。（3）江正
7、荣编建筑施工计算手册。国振喜等编简明建筑工程施工手册。（4）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）。（5）建筑施工手册（第四版）。（6）我单位的地下工程结构方面的施工经验。 2.2 设计检算原则1）在满足结构受力的前提下应考虑挠度变形控制。2）综合考虑结构的安全性、稳定性。3）采取比较符合实际的力学模型进行计算。2.3 设计范围40t 龙门吊钢筋混凝土轨道梁分别在不同位置处的受力和配筋设计。西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案4轨道梁支撑形式序号 编号 名称 图示 尺寸 轨道梁尺寸 支撑位置 轨道梁位置关系 备注1 牛腿牛腿尺寸: b=1000mm h
8、=1300mm h1=440mm c=1850mm下柱尺寸: 10001000mm纵向位于 4041 轴中心线上，横行牛腿中心距 B 轴1.3m。位于轨道梁下方支撑轨道梁。 13 页2 梁长=5.3m截面尺寸=800600mm纵向位于 3134轴中心线上，横向设置在 B、C 两轴之间。位于轨道梁下方支撑轨道梁。 16 页3 横向梁梁长=7.8m截面尺寸=800800mm纵向位于 3539轴中心线上，横向一端设置距 B 轴2.5m，另一端设置在 C 轴上。位于轨道梁下方支撑轨道梁。 20 页西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案54 梁长=8.2m截面尺寸=100
9、0900mm纵向位于 4445轴中心线上，横向一端设置距 B 轴2.5m，另一端设置在 C 轴上。位于轨道梁下方支撑轨道梁。 23 页5 立柱 截面尺寸=10001000mm纵向位于 3134轴、3539 轴、4445 轴，横向3134 轴设置在B、C 两轴上，3539 轴一端设置距 B 轴 2.5m 另一端设置在 C 轴上，4445 轴一端设置距 B 轴 2.5m 另一端设置在 C 轴上。位于横向梁下方支撑横向梁及轨道梁。26 页西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案63、40 吨龙门吊轨道梁结构设计参数本工程计划安装龙门吊跨度为 12m，自重 100t，每侧
10、两轮间距为 11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为 6m，起重设备的最大吊重为 40t。龙门吊跨度为 12m，每侧两轮间距为 11.387m。龙门吊起重设备为小车，该小车的最大承载为 40t。龙门吊自重 100t。考虑到龙门吊偏压，单个轮压最不利情况最大值为 250KN，安全系数按 1.2 考虑约为 300KN，单侧轮压为 500KN。龙门吊轨道直接安装在钢筋砼轨道梁上，在轨道梁上预埋固定钢轨的钢筋。轨道梁一侧沿 3145 轴纵向设置，在 45 轴之外向东延伸 8 米。为了区分轨道梁，把轨道梁分为 a、b、 c、d 四道。4、40 吨龙门吊轨道梁设计验算4.1 龙门吊轨道梁布设在天然地基上
11、4.1.1 计算模型与计算荷载龙门吊轨道梁按天然地基梁进行计算，龙门吊单侧轨距为 11.387m，龙门吊作用于轨道上轨压和起吊材料对轨道梁的压力 F=300kN。4.1.2 轨道梁受力与配筋计算混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范建筑抗震设计规范(GB 50011-2010), 本文简称抗震规范1 已知条件及计算要求：(1)已知条件：矩形梁 b=600mm，h=450mm。砼 C35，fc=16.70N/mm 2，ft=1.57N/mm 2，纵筋 HRB400，fy=360N/mm 2，fy=360N/mm 2，箍筋 HPB300，fy=270N/mm 2。弯
12、矩设计值 M=300.00kN.m，剪力设计值 V=10.00kN，扭矩设计值 T=0.00kN.m。(2)计算要求：1.正截面受弯承载力计算 2.斜截面受剪承载力计算 3.裂缝宽度计算。2 抗弯计算:(1)求相对界限受压区高度 b cu=0.0033-(fcu,k-50)10-5=0.0033-(35-50)10-5=0.00345 cu0.0033，取 cu=0.00330西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案7按混凝土规范公式(6.2.7-1) b11 f yEs cu0.801 360200000 0.003300.518(2)单筋计算基本公式，按混凝土
13、规范公式(6.2.10-1) M 1f cbx h0 x2(3)求截面抵抗矩系数 sh 0=h-as=450-35=415mmsMa1 f c b h20300.00 1061.00 16.70 600 41520.1738(4)求相对受压区高度 1 1 2 s 1 1 2 0.1738 0.192(5)求受拉钢筋面积AsAs= 1fcbh0/fy=0.1921.0016.70600415/360=2222mm2(6)配筋率验算受拉钢筋配筋率=As/(bh)=2222/(600450)=0.82% smin=max0.0020,0.45ft/fy=0.451.57/360=0.0020=0.0
14、020配筋率满足要求3 抗剪计算:(1)截面验算，按混凝土规范公式(6.3.1)V=0.25 cfcbh0=0.251.00016.70600415=1039575N=1039.58kN V=10kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算，按混凝土规范公式(6.3.4-2)V 0.2%, 取 min = 0.236% 取As1 = minbh0 = 0.200%10001295 = 3050mm2 As = AS1+AS2 = AS1+1.2Fh/fy = 3050+(1.20.00103)/300 = 3050mm2 纵筋实配: 7D25 A s=3436mm2(=0.27%)3050mm 2 满
15、足要求.4 水平箍筋/弯起钢筋面积计算水平箍筋面积计算：根据规范10.8.4要求,水平箍筋在牛腿上部2h 0/3的范围内截面面积不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即 ASh 0.5AS1 = 0.53050 = 1525mm2 西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案16箍筋实配: d1095牛腿上部2/3h 0范围内: A sh = 1571mm2 1525mm2 满足要求.根据剪跨比a/h 0 = 1450.00/1295.00 = 1.120.3应设弯起钢筋弯起钢筋面积计算根据规范10.8.4要求,弯起钢筋的截面面积不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面
16、面积的二分之一，即 ASb 0.5AS1 = 0.53050 = 1525mm2 弯筋实配: 4D25Asb = 1963mm2(=0.15%) 1525mm 2 满足要求.计 算 钢 筋 面 积 简 图 1:30实 际 配 筋 简 图 1:301:30 轨 道 支 撑 牛 腿 梁 配 筋 图4.4 轨道梁横向支撑梁在3139轴和4145轴处两道轨道梁在结构框架柱之间通过，由于轨道梁中心距框架柱间距较大，所以在结构框架柱位置布设横向梁支撑轨道梁。横向梁截面根据跨度的不同而发生改变，根据不同的跨度采用不同的配筋。横向梁跨度长度分别为，5.3m设在3134轴截面尺寸800mm600mm、7.8m设
17、置在3539轴截面尺寸西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案17800mm800mm、8.2m设置在4445轴截面尺寸1000mm900mm。横向梁钢筋锚入框架梁立柱中，横向梁中预留轨道梁钢筋。因为此横向梁可能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于横向梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。4.3.1 5.3m 横向梁承载力及配筋计算混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范建筑结构荷载规范(GB 50009-2001), 本文简称荷载规范1 计算简图：2 计算条件：荷载条件:均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0
18、.50均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%梁容重 : 25.00kN/m 3 计算时考虑梁自重: 考虑恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40配筋条件:抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRBF335混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200截面配筋方式 : 双筋3 计算结果：单位说明:弯 矩:kN.m 剪 力:kN纵筋面积:mm 2 箍筋面积:mm 2/m裂 缝:mm 挠
19、度:mm梁号 1: 跨长 = 5300 BH = 800 600左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000弯矩(+) : 0.002 870.990 0.005剪 力: 411.745 -226.415 -864.575上部as: 60 60 60下部as: 60 60 60西安地铁三号线试验段 TJSG-1 标工程 40t 龙门吊施工设计方案18上部纵筋: 960 960 960下部纵筋: 1130 6014 1130箍 筋Asv: 2674 2674 2674上纵实配: 4P28(2463) 4P28(2463) 4P28(2463)下纵实配: 10P28(6158)
20、10P28(6158) 10P28(6158)箍筋实配: 4d12100(4524) 4d12100(4524) 4d12100(4524)腰筋实配: 6d14(924) 6d14(924) 6d14(924)上实配筋率: 0.51% 0.51% 0.51%下实配筋率: 1.28% 1.28% 1.28%箍筋配筋率: 0.57% 0.57% 0.57%裂 缝: 0.000 0.381 0.000挠 度: 0.000 8.904 0.000最大裂缝:0.381mm h/h 0=1000.00/940.00=1.0638, 取相对受压区高度为 b=h/h0=1.0638As AsNe 1f cbh
21、20 1 0.5f y h0 as 1000.00 10 3 573 1.00 16.7 1000 9402 1.0638 1 0.5 1.0638360.0 940 60 21385 mm22.3 轴压验算(1)计算稳定系数 l 0b30001000 3.0 8.0根据混凝土规范表6.2.15: 取稳定系数=1.000(2)计算配筋, 根据混凝土规范公式6.2.15:As N0.9 f cAf y1000.00 1030.9 1.000 16.7 1000000360.0 43302 mm2取A s=0mm2偏压计算配筋: x方向A sx=-21385mm2: y方向A sy=0mm2轴压计
22、算配筋: x方向A sx=0mm2: y方向A sy=0mm2计算配筋结果: x方向A sx=0mm2y方向A sy=0mm2最终配筋面积:x方向单边: A sx=0mm2 minA=0.00201000000=2000mm2, 取A sx=2000mm2y方向单边: A sy=0mm2 minA=0.00201000000=2000mm2, 取A sy=2000mm2全截面: A s=2Asx+2Asy=8000mm2 minA=0.00551000000=5500mm23 受剪计算3.1 x方向受剪计算剪力为零, 采用构造配筋:箍筋最小配筋率: 0.40%由于箍筋不加密, 故 vmin=0.4%0.5=0.2% A svxsAsvminsminbhb 2 as 10 h 2 as 100.0020 1000 10001000 2 60 10 1000 2 60 10 1.111mm2/mm3.2 y方向受剪计算 h 0 h as 1000 60 940mm
