龙门架设计方案

龙门架及施工围挡设计方案北京城建道桥工程有限公司北土城热力项目部2005年6月2龙门架设计方案一．竖井龙门架方案设计依据1．《钢结构设计规范》；2．《建筑施工手册》；3．《钢结构》，上海铁路大学，中国铁路出版社；4．《钢结构设计原理》，同济大学出版社。二．设计龙门架的规格和布置根据多年施工情况，龙门架统一采用工字钢和角钢连接，安装时采用焊接和螺栓连接龙门架在架立时，一定在圈梁外侧做基础，土仓的立柱应用混凝土浇注，在竖井一侧的立柱不少于6根，用28a工字钢或25槽钢对扣焊接其中预埋铁钢板采用200mm的钢板。龙门提升架采用等跨结构，工字钢间连接采用焊接钢板，钢板间用螺栓和焊接连接。为适应不同尺寸的竖井及运输能力，设计了6m，6.5m，7.5m三种跨度的钢梁，其中6m为双跨单轨提升架，6.5m分双跨单轨和三跨双轨两种提升架，7.5m为双跨双轨提升架。三．设计计算（一）.大梁提升架的受力为集中荷载，且沿大梁移动。一般情况下土斗的装3土量为1.2m3，湿的砂及卵石容重为2.0t/m3，土重为24KN，土斗重为3KN，电葫芦重为8KN，故集中荷载取35KN。风荷载标准值：取风荷载为0.45KN/m2，对水平方向投影为0.45×0.33=0.15KN/m2。根据施工经验，选用工字钢作为大梁，其受力简图如下所示。L3CL1L235KNABCD三跨大梁两跨大梁DCBA35KNL2L1为保证提升架经济，受力合理，选用不同类型的工字钢做大梁，进行强度和稳定性验算。1．6m双跨大梁采用工32a、Q235工字钢，梁跨度l最大为6.0m，荷载F为35KN，比重q为43.4Kg/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，跨中最大弯矩设计值：Mmax=1.2×0.07ql2+1.1×1.4×0.203×Fl=66.96KN·M支座最大剪力设计值：Vmax=1.2×0.626ql+1.1×1.4×1.0×F=55.9KNNmax=9KN（风荷载）4（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GB706-65，热轧工字钢截面特性表，ωx=508.2×103mm30.9σ=0.9×Mmax/ωx=118.6N/mm2f=215N/mm2故强度满足要求。（3）抗剪强度验算查表GB706-65，热轧工字钢截面特性表，I=7114×104mm4，s=292.7×103mm3，tw=8，0.9τ=0.9×Vmax×s/I/tw=25.9N/mm2fV=125N/mm2故强度满足要求。（4）稳定性验算大梁受压翼缘侧向自由度长度最大值l=6.0m，与梁宽度的比值l/b=6.0/0.28=21.4316必须进行整体稳定性验算。查表得工32a工字钢的整体稳定性系数фb=0.86Фb=0.7190.9×Mmax/Фb/ωx=164.9N/mm2f=215N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为ω0=0.521×ql4/100/E/I+1.497×Fl3/100/E/I=7.9mml/400=15mm满足要求。52．6.5m双跨大梁采用工32a、Q235工字钢，梁跨度l最大为6.5m，荷载F为35KN，比重q为43.4Kg/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，跨中最大弯矩设计值：Mmax=1.2×0.07ql2+1.1×1.4×0.203×Fl=72.66KN·M支座最大剪力设计值：Vmax=1.2×0.626ql+1.1×1.4×1.0×F=56.02KNNmax=9KN（风荷载）（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GB706-65，热轧工字钢截面特性表，ωx=508.2×103mm30.9σ=0.9×Mmax/ωx=128.7N/mm2f=215N/mm2故强度满足要求。（3）抗剪强度验算查表GB706-65，热轧工字钢截面特性表，I=7114×104mm4，s=292.7×103mm3，tw=8，0.9τ=0.9×Vmax×s/I/tw=25.92N/mm2fV=125N/mm2故强度满足要求。（4）稳定性验算大梁受压翼缘侧向自由度长度最大值6l=6.5m，与梁宽度的比值l/b=6.5/0.28=23.2116必须进行整体稳定性验算。查表得工32a工字钢的整体稳定性系数фb=0.86Фb=0.7190.9×Mmax/Фb/ωx=186.75N/mm2f=215N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为ω0=0.521×ql4/100/E/I+1.497×Fl3/100/E/I=10.1mml/400=16.25mm满足要求。3．6.5m三跨大梁采用工32a、Q235工字钢，梁跨度l最大为6.5m，荷载F为35KN，比重q为43.4Kg/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，跨中最大弯矩设计值：Mmax=1.2×0.08ql2+1.1×1.4×0.2×Fl=71.83KN·M支座最大剪力设计值：Vmax=1.2×0.6ql+1.1×1.4×1.0×F=55.93KNNmax=9KN（风荷载）（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GB706-65，热轧工字钢截面特性表，ωx=508.2×103mm370.9σ=0.9×Mmax/ωx=127.17N/mm2f=215N/mm2故强度满足要求。（3）抗剪强度验算查表GB706-65，热轧工字钢截面特性表，I=7114×104mm4，s=292.7×103mm3，tw=8，0.9τ=0.9×Vmax×s/I/tw=25.9N/mm2fV=125N/mm2故强度满足要求。（4）稳定性验算大梁受压翼缘侧向自由度长度最大值l=6.5m，与梁宽度的比值l/b=6.5/0.28=23.2116必须进行整体稳定性验算。查表得工32a工字钢的整体稳定性系数фb=0.86Фb=0.7190.9×Mmax/Фb/ωx=176.87N/mm2f=215N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为ω0=0.677×ql4/100/E/I+1.458×Fl3/100/E/I=9.9mml/400=16.25mm满足要求。4．7.5m双跨大梁采用工32a、Q235工字钢，梁跨度l最大为7.5m，荷载F为35KN，比重q为52.7Kg/m，强度和稳定性验算如下：（1）、内力计算8电葫芦荷载考虑1.1的动力系数，跨中最大弯矩设计值：Mmax=1.2×0.07ql2+1.1×1.4×0.203×Fl=84.55KN·M支座最大剪力设计值：Vmax=1.2×0.626ql+1.1×1.4×1.0×F=56.9KNNmax=9KN（风荷载）（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GB706-65，热轧工字钢截面特性表，ωx=692.2×103mm30.9σ=0.9×Mmax/ωx=109.89N/mm2f=215N/mm2故强度满足要求。（3）抗剪强度验算查表GB706-65，热轧工字钢截面特性表，I=11076×104mm4，s=400.5×103mm3，tw=9.5，0.9τ=0.9×Vmax×s/I/tw=19.53N/mm2fV=125N/mm2故强度满足要求。（4）稳定性验算大梁受压翼缘侧向自由度长度最大值l=7.5m，与梁宽度的比值l/b=7.5/0.32=23.4416必须进行整体稳定性验算。查表得工32a工字钢的整体稳定性系数фb=0.550.9×Mmax/фb/ωx=199.8N/mm2f=215N/mm29故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为ω0=0.521×ql4/100/E/I+1.497×Fl3/100/E/I=10.1mml/400=16.25mm满足要求。（二）横梁考虑根据竖井提升要求用单轨和双轨，受力简图如下所示：35KN1800（2300）1800（2300）35KNABC单轨双轨DCBA35KN180014001400（1）单轨a、横梁长3.6m按简支梁计算跨中弯矩设计值：Mmax=1.1×1.4×0.25FL=48.51KN·M最大弯矩点位于C点。采用工32a、Q235工字钢σ=Mmax/ωx=95.45N/mm2f=215N/mm210l/b=1.8/0.28=6.416，故不需进行整体稳定性验算。挠度验算：ωmax=Fl3/48/E/I=2.32mml/400=9mm满足要求。b、横梁长4.6m按简支梁计算跨中弯矩设计值：Mmax=1.1×1.4×0.25FL=61.99KN·M最大弯矩点位于C点。采用工32a、Q235工字钢σ=Mmax/ωx=121.98N/mm2f=215N/mm2l/b=2.3/0.28=8.216，故不需进行整体稳定性验算。挠度验算：ωmax=Fl3/48/E/I=4.84mml/400=11.5mm满足要求。（2）双轨横梁长4.6m，按简支梁计算，弯矩最大点在C~D之间。Mmax=1.1×1.4×0.25FL=75.5KN·M采用工32a、Q235工字钢σ=Mmax/ωx=148.6N/mm2f=215N/mm2l/b=1.8/0.28=6.416，故不需进行整体稳定性验算。挠度验算：挠度最大位于AC、DB之间11ωmax=Fα3（3-4α2）/24/E/I=8.58mml/400=11.5mm满足要求。（三）立杆立杆分为单轨和双轨提升梁计算。（1）单轨采用工32a工字钢，总高度为6.5m，平面内计算长度为0.626×6.5m，考虑剪刀撑和横撑的作用，平面外计算长度5.5m。截面特性值：A=54.89cm2Ix=7114cm2Iy=345cm2刚度验算：长细比λx=l0x/ix=36λy=l0y/iy=219λmax=λy=219150计算整体稳定性：对X轴属a类，对y轴属b类查表得фx=0.910,фy=0.308σ=N/ф/A=17.5×103/0.308/54.89/102=10.35N/mm2f=215N/mm2（满足）(2)双轨若采用I32a工字钢，高度为6.5米，经查规范附表计算长度系数为0.626，平面内计算长度为0.626×6.5米，考虑剪刀撑和横撑的作用，12平面外的计算长度为5.5米。刚度验算：长细比λx=36λy=219λmax=λy=219150。对X轴属a类，对y轴属b类查表得фx=0.910，фy=0.308σ=N/ф/A=35×103/0.308/54.89/102=20.7N/mm2f=215N/mm2（满足）（四）挡土撑计算采用I14、Q235工字钢做挡土撑，长度为7.5m及最底部处最不利，为三跨连续梁：（1）荷载计算堆土高度按2.5m计算，不计粘结力，土内摩擦角按15°，底部挡土撑所受主动土压力均布荷载为：q=1/2×20×（1.7+2.5）tg2（45-15/2）×0.8=19.9KN/m（2）内力计算最大弯矩设计值：Mmax=1.2×0.08ql2=1.2×0.08×19.9×2.52=11.94KN·M支座最大剪力设计值：13Vmax=1.2×0.6ql=1.2×0.6×19.9×2.5=35.82KNNmax=9KN（风荷载）（3）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GB706-65中热轧工字钢截面特性表，可知ωx=101.7×103mm30.9σ=0.9×Mmax/ωx=0.9×11.94×106/101.7/103=0.9×117.4N/mm2f=215N/mm2故满足强度要求。（4）抗剪强度计算查表GB706-65中热轧工字钢截面特性表，可知I=712×104mm4，s=44.4×103mm3，tw=5.50.9τ=0.9×V×s/I/tw=0.9×35.82×103×44.4×103/712/104/5.5=0.9×40.61N/mm2fV=125N/mm2故