橋塔塔機懸挑支座

1、塔式起重機懸挑支座的設(shè)計計算 江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司 李 明摘 要 在某些情況下，塔式起重機塔身不能座落在混凝土基礎(chǔ)上，需采用懸挑支座支承塔身。設(shè)計時應(yīng)使該支座能承受塔身的各種載荷，并有足夠的安全儲備。主題詞 塔式起重機 基礎(chǔ) 懸挑 支座1 概述貴州某懸索橋索塔總高度202.32m，北索塔擬用一臺H3.36B型塔式起重機施工。該塔式起重機安裝橋墩承臺上，以其作為混凝土基礎(chǔ)。因橋墩承臺平面狹小，塔身四根主弦桿中僅有兩根安裝在橋墩承臺上，另兩根則懸空在承臺外，因此必須在承臺側(cè)邊設(shè)置兩個懸挑支座承托兩根懸空的主弦桿，見圖1。該懸挑支座不但應(yīng)能承受塔身的各種載荷，而且應(yīng)具有較好的工藝性。 圖1

2、塔式起重機在某橋梁索塔工程中的安裝方案2 懸挑支座設(shè)計方案21 設(shè)計資料及載荷本懸挑支座設(shè)計時參考了該橋梁北索塔塔式起重機安裝方案（參考文獻(xiàn)1）、H3.36B型塔式起重機使用說明書（參考文獻(xiàn)2）、GB/T13752-1992塔式起重機設(shè)計規(guī)范（參考文獻(xiàn)3）及GB5144-1998塔式起重機安全規(guī)程（參考文獻(xiàn)4）。由參考文獻(xiàn)1知，本工程中塔式起重機的最大獨立高度為230m；由參考文獻(xiàn)2知，最大獨立高度、最大使用高度時塔身對基礎(chǔ)的載荷見表1。表1 H3.36B型塔式起重機對基礎(chǔ)的載荷 工 況載 荷最大獨立高度51.7m最大附著高度230m工作工況非工作工況工作工況非工作工況垂直力 F （kN）95

3、291022962254彎 矩 M （kN·m）27502859250422水平力 H （kN）441533011022 懸挑支座設(shè)計方案根據(jù)塔式起重機安裝方案，塔身兩根主肢桿安裝在承臺上，兩根懸空主弦桿由懸挑支座承托，見圖2。在起升平面（垂直平面）內(nèi)，塔身主肢桿支腿根部焊接在懸挑支座橫桿（2-36a槽鋼）上，橫梁（2-36a#槽鋼）內(nèi)端焊接在橋墩側(cè)面的預(yù)埋件（20mm鋼板）上，兩側(cè)焊有豎向加強板（20mm鋼板）；焊接在橫梁外端下方的斜支撐桿（2-36a#槽鋼）可承受表1的水平載荷、垂直載荷及彎矩；在回轉(zhuǎn)平面（水平面）內(nèi)，懸挑支座兩側(cè)設(shè)置水平斜撐桿（36a#槽鋼）承受表1中的水平載荷

4、（含回轉(zhuǎn)慣性扭矩、風(fēng)載荷扭矩產(chǎn)生的水平載荷）。在各工況中承受上述載荷時，懸挑支座應(yīng)有足夠的強度與一定的安全儲備。3 懸挑支座強度計算31 懸挑支座載荷計算（1）起升平面內(nèi)的垂直載荷 起升平面內(nèi)的垂直載荷由垂直力、彎矩產(chǎn)生的垂直載荷組成：1） 垂直力在每根支腿上產(chǎn)生的垂直載荷： （1） 圖2 H3.36B型塔式起重機懸挑支座結(jié)構(gòu)圖 最大獨立工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) ； 最大附著工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) 。2）彎矩在每根支腿上產(chǎn)生的垂直載荷： （2） 最大獨立工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) ； 最大附著工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) 。3）每個懸空支腿上的總垂直載荷 最大獨立工況： 工

5、作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) ； 最大附著工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) ；最大附著工況、非工作狀態(tài)中每根懸挑支腿上的總垂直載荷為最大值，用于計算懸挑支座的強度。（2）水平載荷每根支腿上的產(chǎn)生的水平載荷： （3） 最大獨立工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) ； 最大附著工況： 工作狀態(tài) ，非工作狀態(tài) 。最大獨立工況、非工作狀態(tài)中每根懸挑支腿上的總水平載荷為最大值，用于計算懸挑支座的強度。32 懸挑支座結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力計算本懸挑支座上每根支腿承受的垂直載荷由橫梁與斜撐桿構(gòu)成的一榀桁架承受，水平載荷由兩榀桁架之間的水平連桿與水平斜撐桿承受。懸挑支座載荷計算簡圖見圖3。 （a）垂直面的內(nèi)力 （b）水平面的內(nèi)力 圖3

6、 懸挑支座桿件內(nèi)力計算簡圖（1）垂直面的內(nèi)力計算1）橫桿： ， （拉力），2）斜撐桿：，（壓力）。（2）水平面的內(nèi)力計算水平斜撐桿（考慮其中一根失效）： 。33 懸挑支座桿件幾何特性計算（1）橫梁（2-36a#槽鋼）： 截面積： ； 慣性矩： ， ； 抗彎模量： ， ； 回轉(zhuǎn)半徑： ， ； （4） 長細(xì)比： ， （5）； （6） 穩(wěn)定系數(shù)： ， 。（2）斜撐桿（2-36a#槽鋼） 長細(xì)比： ，； 穩(wěn)定系數(shù)： ， 。（3）水平斜撐桿（36a#槽鋼） 截面積： ； 慣性矩： ，； 抗彎模量： ， ； 回轉(zhuǎn)半徑： ， ； 長細(xì)比： ，； 穩(wěn)定系數(shù)： ， 。（4）焊縫各種桿件與預(yù)埋件的焊縫，在槽鋼翼緣

7、部分的高度為16mm，在腹板部分的高度為12mm。各構(gòu)件焊縫的幾何特性如下：1）橫梁： （7）；2）斜撐桿： （8）；3）水平斜撐： （9）。34 懸挑支座結(jié)構(gòu)強度計算（1）桿件強度1）橫梁： ，（10）2）斜撐桿： ， （11）3）水平斜撐桿： ， （12）橫梁、斜撐桿及水平斜撐桿的強度與穩(wěn)定性滿足，使用安全。（2）焊縫強度計算1）橫梁： ，（6）2）斜撐桿： ， （7） 3）水平斜撐桿： 橫梁、斜撐桿及水平斜撐桿的焊縫強度滿足，使用安全。如在斜撐桿桿身與預(yù)埋鋼板之間增補加強板用以增加焊縫長度，可進(jìn)一步提高安全性。4小結(jié)在工程應(yīng)用中，塔式起重機混凝土基礎(chǔ)經(jīng)常遇到基礎(chǔ)地耐力不足、基礎(chǔ)安裝位置狹小等問題。在編制塔式起重機安裝方案時，可采取擴大混凝土基礎(chǔ)平面尺寸（同時可適當(dāng)減薄厚度）、打樁、增加壓重或設(shè)置懸挑支座等措施解決上述問題，但上述措施必須符合參考文獻(xiàn)3、4的要求，且在塔式起重機生產(chǎn)廠家或相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下實施，確保使用安全；此外，利用以上各桿件的計算