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摘要：針對(duì)跨度大、高度大的高架層上進(jìn)行超大、超重構(gòu)件的拼裝與吊裝，采取布置大截面鋼梁保證重型塔式在高架層樓板上行走等措施，以解決常規(guī)機(jī)械起重量無(wú)法滿足構(gòu)件吊裝的難題。
關(guān)鍵詞：1100噸米行走式塔吊，高架層、行走塔軌道、驗(yàn)算荷載
      1 引言
      天津西站屋蓋結(jié)構(gòu)全部位于高架候車層結(jié)構(gòu)以上，跨度大，高度高。為保證結(jié)構(gòu)順利安裝，吊裝機(jī)械的選擇尤其重要。受施工條件的限制，所有屋蓋構(gòu)件只能在高架層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行拼裝或吊裝。由于構(gòu)件均超大、超重，對(duì)吊裝機(jī)械的選擇有如下原則：1）機(jī)械的起重性能需滿足構(gòu)件吊裝的要求；2）機(jī)械需布置在高架層結(jié)構(gòu)上；3）機(jī)械可以移動(dòng)。
      2  21米超大軌距1100噸米行走式塔吊的設(shè)計(jì)與實(shí)施
      在11～12軸、13～14軸間高架層鋼桁架上配備4臺(tái)ZSL1000行走式塔吊（1100噸•米）。ZSL1000塔機(jī)為軌道行走式塔機(jī)，該塔機(jī)本次工程使用高度為42m，整機(jī)重量約為330t。根據(jù)高架層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，11～12軸、13～14軸柱距為21m，對(duì)塔吊行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行改裝，將行走橫梁、軌距調(diào)整到21m。見(jiàn)圖1：
 

圖1  天津西站現(xiàn)場(chǎng)塔吊立面布置圖

      根據(jù)塔機(jī)受力及軌道要求鋪設(shè)基礎(chǔ)，鋼軌型號(hào)為QU100，軌距為21m，4組16個(gè)行走輪，輪距11.2m，輪徑600mm，單組行走輪最大輪壓為136t。軌道梁選用箱型截面，經(jīng)計(jì)算截面尺寸為：□1300×700×16×25，長(zhǎng)度根據(jù)高架層柱距進(jìn)行調(diào)配，即每根鋼梁的長(zhǎng)度均與柱距相符，鋼梁之間的接口全部位于鋼柱位置。見(jiàn)圖2：
 

圖2  天津西站行走塔軌道梁布置平面示意圖（局部）
 

軌道梁南北向鋪設(shè)，每根軌道梁除柱頭位置有兩個(gè)支點(diǎn)外，再設(shè)置兩個(gè)支點(diǎn)，支點(diǎn)位于鋼桁架直腹桿節(jié)點(diǎn)處。并在兩側(cè)設(shè)置側(cè)向支撐，支撐桿與東西向布置的鋼桁架上的埋件焊接固定。埋件設(shè)置在混凝土樓板中，見(jiàn)圖3、圖4、圖5、圖6、圖7。
 

圖3  天津西站垂直于軌道梁剖面節(jié)點(diǎn)示意圖

 
圖4  天津西站沿軌道梁剖面節(jié)點(diǎn)示意圖

  
圖5  天津西站21米跨ZSL1100行走塔吊     
 

圖6   在高架層上鋪設(shè)軌道梁立

 
圖7  天津西站 4臺(tái)1100T.M塔吊在高架層頂板上同時(shí)施工
 

3.  ZSL1100T.M21米跨行走塔吊支撐結(jié)構(gòu)驗(yàn)算（以北區(qū)為例）
      在吊裝屋蓋主體鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，在高架層主體結(jié)構(gòu)11、12軸和13、14軸之間各設(shè)置一臺(tái)行走塔吊，行走塔吊的技術(shù)參數(shù)如下：
 

表一：行走塔吊技術(shù)參數(shù)




表二：各點(diǎn)最大輪壓表

行走塔吊在11、12和13、14軸鋼桁架上設(shè)軌道梁，截面尺寸為口1300x700x16x25，軌道梁在鋼桁架上支座設(shè)置如下圖8： 

圖8  天津西站北區(qū)行走塔軌道梁支座布置示意圖

      施工階段驗(yàn)算采用midas有限元軟件進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算時(shí)模型基于以下幾個(gè)前提進(jìn)行計(jì)算：
      1）行走塔吊與拱形屋面拼裝不在同一區(qū)域出現(xiàn)；
      2）高架層建筑面層尚未鋪設(shè)，僅考慮樓板自重，設(shè)備夾層荷載也尚未施加于高架層結(jié)構(gòu)之上；
      3）行走塔吊工作區(qū)域以外的區(qū)域考慮施工活荷載2kN/m2
      （1）施工驗(yàn)算荷載及荷載組合
      經(jīng)分析比較，當(dāng)行走塔吊處于工作狀態(tài)時(shí)a、d點(diǎn)下鋼桁架受力最為不利， T～U、V～W、W～X軸跨內(nèi)兩個(gè)支座間距為10.75m，現(xiàn)行走塔吊輪距為11.2m，近似的按照a、d兩點(diǎn)可以同時(shí)作用于跨內(nèi)兩個(gè)支座，此時(shí)桁架受力最不利， U～V軸跨，當(dāng)a點(diǎn)位于跨內(nèi)支座該跨鋼桁架最不利， X~Y軸跨內(nèi)兩個(gè)支座間距為5.375m，經(jīng)比較當(dāng)a點(diǎn)位于距Y軸6.875米處支座時(shí)該跨鋼桁架最不利，下圖為11、12、13、14軸鋼桁架處于最不利受力狀態(tài)下行走塔吊作用于鋼桁架的荷載布置圖（圖9、圖10）：
 

圖9 天津西站行走塔吊作用于11、14軸鋼桁架荷載布置圖


圖10 行走塔作用于12、13軸鋼桁架荷載布置圖
 

另外軌道梁及其支座的自重按照每個(gè)支座75kN的恒載考慮。

施工驗(yàn)算荷載組合：1.2恒+1.1*1.4(活)
      基本組合：1.35恒 + 1.1*1.4(0.7)活
      其中：1.1為行走塔吊荷載動(dòng)力系數(shù)
      標(biāo)準(zhǔn)組合：     1.0恒+1.0活
      （2）驗(yàn)算結(jié)果一：11、12、13、14軸鋼桁架強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算：（圖11、圖12、圖13、圖14）
 

圖11  11、14軸鋼桁架基本組合應(yīng)力包絡(luò)圖

 
圖12  12、13軸鋼桁架基本組合應(yīng)力包絡(luò)圖

 
圖13  11、14軸鋼桁架穩(wěn)定驗(yàn)算包絡(luò)圖

 
圖14  天津西站12、13軸鋼桁架穩(wěn)定驗(yàn)算包絡(luò)圖
 

由以上圖可以看出， 11、14軸鋼桁架最大應(yīng)力為177N/mm2，穩(wěn)定驗(yàn)算最大應(yīng)力比為0.76，12、13軸鋼桁架最大應(yīng)力為181N/mm2，穩(wěn)定驗(yàn)算最大應(yīng)力比為0.79，鋼桁架鋼材均采用Q345C，強(qiáng)度和穩(wěn)定均滿足要求。
      （3）驗(yàn)算結(jié)果二：11、12、13、14軸鋼桁架變形驗(yàn)算：（圖15、圖16）
 

圖15  11、14軸鋼桁架恒+活撓度圖
 

圖16  12、13軸鋼桁架恒+活撓度圖
 

由上圖可以看出，11、14軸鋼桁架撓度最大為10mm，撓跨比為10/20750=1/2075，12、13軸鋼桁架撓度最大為13mm，撓跨比為13/20750=1/1596，滿足規(guī)范規(guī)定的1/400的要求。
      4.結(jié)語(yǔ)
      根據(jù)上述計(jì)算在實(shí)際中所采用的施工方法，經(jīng)檢測(cè)高架層下鋼筋混凝梁沒(méi)有任何裂紋，達(dá)到規(guī)范要求；采用此方法節(jié)省了大量的腳手架在軌道下的支撐費(fèi)用近300萬(wàn)元，并且高架層下由于沒(méi)有了腳手架支撐可以進(jìn)行下道工序施工，節(jié)省了整體施工工期近兩個(gè)月。

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作者簡(jiǎn)介：高玉蘭（1956-  ）北京建工有限責(zé)任公司總承包部鋼結(jié)構(gòu)工程經(jīng)理部經(jīng)理，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師，主要從事重、特大型鋼結(jié)構(gòu)施工的研究與施工管理。
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