吊车对地压力计算

西安北站地下结构吊车对地压力计算江苏沪宁钢机股份有限公司2008-12-12一、吊车参数西安北站地下通道安装采用200吨履带吊。吊车参数如下所示：吊车外形尺寸图吊车主臂性能列表1吊车主臂性能列表2二、吊车对地压力计算方法简介吊车工作状态下计算简图如下所示：吊车工作状态下计算简图吊车在起吊构件时，起吊构件的重量对吊车将产生向下的压力F和弯矩M，如上图所示。其中F等于起吊重物重量G和吊车工作状态下自重g相加，M＝G·r。α吊车基座俯视图根据地基梁的受力原理，吊车两条履带假定为承受地面压力的组合截面，绕X轴和绕Y轴惯性矩可通过下列公式计算：Ix＝2L·b·（B/2）2。Iy＝1/6bL3。吊车工作状态下上图中p1、p2、p3和p4点对地压力1、2、3和4可通过以下计算方法得到。（1）当起吊方向与X轴平行时，α=0º2＝4＝LbgG2＋yIML21＝3＝LbgG2－yIML2（2）当起吊方向与Y轴平行时，α=90º1＝2＝LbgG2＋xIMB24＝3＝LbgG2－xIMB2（3）当起吊方向与X轴夹角为任意角度时1＝LbgG2－yILM2cos＋xIBM2sin2＝LbgG2＋yILM2cos＋xIBM2sin3＝LbgG2－yILM2cos－xIBM2sin4＝LbgG2＋yILM2cos－xIBM2sin当采用上述计算公式计算得到的对地压力出现负值时，说明吊车起吊能力不足，需要重新选择吊车。三、西安北站吊装工况分析2.1吊车工作状态分析2.1.1轴线T至～轴线H吊车工作位置分析吊车吊装位置示意图吊装轴线T～轴线H之间构件时吊车站位如上图所示。为避免吊装过程中由于吊车对地压力引起边坡坍塌，吊车中心线在吊装过程中距离轴线10和轴线11的距离将控制在8.535m，吊车最外侧履带边缘距离轴线10和轴线11距离为4.935m。吊车在起吊状态下，工作半径越大，履带对地的压力越不均匀。当吊车吊装地铁通道两侧轴线10和轴线11上的钢柱此两轴线之间地铁通道上部钢梁时，接近地铁一侧的履带压力最大，此时对边坡的不利影响最大。吊装单元布置图如上图所示，沿地下通道南北方向钢梁共分为三类五个吊装单元，钢柱沿竖向划分为两个分段吊装。在五个吊装单元中，钢梁吊装单元3重量最大，且工作半径也最大。因此在吊装钢梁吊装单元3时吊车靠近地铁一侧履带的压力最大。定义钢梁吊装单元3吊装工况为工况1。当吊装钢柱时，上部钢柱分段2重量较大，在工作半径相同的情况下，吊车吊装钢柱分段2时靠近地铁一侧履带压力最大。定义吊装轴线9和轴线10上部钢柱分段2工况为工况2。2.1.2轴线G～轴线E吊车工作位置分析吊车站位示意图吊车在轴线G～轴线E区域吊装时，吊车1站位于轴线9西侧，距离轴线9为13.5m。履带中心距离轴线9为10.5m，履带边缘距离轴线9为9.935m。吊车2工作位置不变。吊装单元划分示意图轴线9和轴线10之间的钢梁吊装单元划分如上图所示。吊车1吊装轴线9和轴线10之间以及位于轴线10的钢梁吊装单元。轴线10东侧的钢梁吊装单元由吊车2吊装就位。当吊车1吊装轴线10上的南北向钢梁吊装单元时，由于工作半径较大，有可能对边坡产生较大的不利影响，定义此吊装工况为工况3。吊车2的工作状态在此区域没有发生变化。2.2工况1计算——吊装钢梁吊装单元3由于在吊装过程中吊车臂杆需要避开钢柱，所以进行钢梁吊装单元3的吊装过程中臂杆方向与吊车前进方向的夹角＝80º。工作半径r＝8.536m＋24.5m/2＝20.786m，按照21m计算。200吨履带吊形状参数如下：L＝9110mm，B＝6000mm，b＝1200mm，起吊构件重量为16吨，吊车工作状态下总重量为197吨，考虑吊钩吊索重量为2吨。将上述参数带入下式可得吊车对地压力为：1＝LbgG2－yILM2cos＋xIBM2sin＝135kN/m22＝LbgG2＋yILM2cos＋xIBM2sin=174kN/m23＝LbgG2－yILM2cos－xIBM2sin=21kN/m24＝LbgG2＋yILM2cos－xIBM2sin=61kN/m2上述四个应力参数中，1和2靠近地铁一侧。2.3工况2计算——吊装轴线10和轴线11钢柱分段2在吊装过程可以采用侧吊，臂杆方向与吊车前进方向的夹角＝90º。工作半径r＝8.536m，按照9m计算。200吨履带吊形状参数如下：L＝9110mm，B＝6000mm，b＝1200mm，起吊构件重量为9.1吨，吊车工作状态下总重量为197吨，考虑吊钩吊索重量为2吨。将上述参数带入下式可得吊车对地压力为：1＝LbgG2－yILM2cos＋xIBM2sin＝110kN/m22＝LbgG2＋yILM2cos＋xIBM2sin=110kN/m23＝LbgG2－yILM2cos－xIBM2sin=80kN/m24＝LbgG2＋yILM2cos－xIBM2sin=80kN/m2上述四个应力参数中，1和2靠近地铁一侧。2.4工况3计算——吊装轴线10南北向钢梁在吊装过程可以采用侧吊，臂杆方向与吊车前进方向的夹角＝90º。工作半径r＝34.5m。200吨履带吊形状参数如下：L＝9110mm，B＝6000mm，b＝1200mm，起吊构件重量为15.8吨，吊车工作状态下总重量为197吨，考虑吊钩吊索重量为2吨。将上述参数带入下式可得吊车对地压力为：1＝LbgG2－yILM2cos＋xIBM2sin＝190kN/m22＝LbgG2＋yILM2cos＋xIBM2sin=190kN/m23＝LbgG2－yILM2cos－xIBM2sin=6kN/m24＝LbgG2＋yILM2cos－xIBM2sin=6kN/m2上述四个应力参数中，1和2靠近地铁一侧。四、结论吊车工作过程中对地压力计算结果如第三节所示。由于吊车站位距离基坑边缘均较远，考虑应力扩散角，似乎对边坡影响不大，请地铁设计人员按照吊车对地压力计算结果审核。