利用300T吊車架設復雜地形條件T梁支腿穩定性檢算

張海波

T-beam Leg Stability Inspection under Complex Terrain Conditions by Using 300T Crane

摘要：在鐵路橋梁施工中，由于拆遷、鋪架條件、連續梁施工等各種因素限制，架梁經常要采用汽車吊進行，汽車吊架梁可以根據墩身完成情況隨時組織。本文根據施工中發生的實際工程案例，介紹復雜地形條件下需要進行的各種安全檢算，以及通過檢算得出的一些經驗方法，為以后吊裝施工提供相應的借鑒。

Abstract： In the construction of railway bridges， due to various factors such as the demolition， the condition of the racks and the construction of continuous beams， the car crane is often used for overhead cranes. The car hanger beams can be organized at any time according to the completion status of the pier body. Based on the actual engineering cases that occurred during the construction， this article introduces various safety inspections that need to be carried out under complex terrain conditions， and obtains some empirical methods through the calculations， to provide corresponding reference for future hoisting construction.

關鍵詞：300T吊車；承載力；土坡穩定分析；剪切破壞

Key words： 300T crane；bearing capacity；stability analysis of soil slope；shear failure

中圖分類號：U469.6+4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0157-03

0 引言

在鐵路橋梁施工中，由于拆遷、鋪架條件、連續梁施工等各種因素限制，架梁經常要采用汽車吊進行，汽車吊架梁可以根據墩身完成情況隨時組織。本文根據施工中發生的實際工程案例，介紹復雜地形條件下需要進行的各種安全檢算，以及通過檢算得出的一些經驗方法，為以后吊裝施工提供相應的借鑒。

1 工程概況

石太動車右線特大橋架梁采用兩臺徐工300T汽車吊進行。單純從架梁本身講此次架梁施工較為普通，但由于該橋位置特殊，橋東側為中鐵二十五局太中銀雙線特大橋，該橋正處于施工階段，在我架梁區段，存在有較多的泥漿池和承臺基坑。西側為面粉廠廠區，采用圍墻封閉，不具備吊車及運梁車擺放位置（具體位置見圖1-圖3）。架梁時吊車、梁車需擺放在橋東側，與太中銀雙線特大橋之間。其中在進行石太動車右線特大橋第九跨架梁吊車擺放時吊車有一支點C距離二十五局承臺基坑只有2.5m（支腿中心至基坑邊）。這樣就造成汽車吊在架設T梁過程中，支腿下部的土體受壓，發生滑動剪切破壞，因此，在施工操作開始前，需要對支腿下部的土體進行穩定性分析和計算。

2 吊車支腿承載力計算

2.1 吊裝參數

本次吊裝工程采用兩臺徐工QAY300T吊車進行。

整車質量（P1）：79.68t；配重質量（P2）：98.2t；

支腿縱向距離（B）：8.7m；支腿橫向距離（L）：9.2m；

支腿下墊鋼板：2m*2.5m*0.05m；

T梁重（邊梁Q）：139t。

2.2 計算支腿反力

為保證起重機在吊裝過程中有足夠大的穩定性，防止因為支腿下沉，造成吊車傾覆，這項指標也是在吊車設計制造中的重要指標之一。當前，世界范圍內對起重吊裝機械在抗傾覆的檢算方法主要有以下三種方式，分別為穩定系數法、力矩法和臨界傾覆載荷標定額定起重量。

其中，抗傾覆力矩法是國內機械設計制造相關單位目前所采用的最廣泛的方法，世界上其他發達國家也大量采用。

在工程檢算時只要計算出吊車支腿處對地面壓應力（最不利條件），而地面又有足夠的支撐力，則可滿足吊車穩定性要求。

a為吊臂仰角，按最小仰角68°計算（吊車伸臂高度25m，吊裝半徑為10m，計算仰角為68°）。

M為吊裝力矩，M=Q*R，吊裝半徑按最大10m計算

2.3 支腿處地基承載力相關檢算方法

在檢算前，建立檢算模型，將支腿下部支撐范圍內的土體設計成半平面彈性無限體，而后按照模型方式計算該處的荷載情況：

支腿下墊鋼板面積S：S=2*2.5=5m2

支腿荷載T：T=1118.29kN

鋼板下局部產生壓應力ó：ó=T/S=223.6kPa

吊車擺放位置預先經過碾壓處理，經試驗部門輕型觸探檢測現場承載力為〔ó允〕=300kPa

ó≤〔ó允〕支腿下土體地基承載力滿足要求，檢算通過。

3 支腿C下土坡穩定性分析

支腿下部土坡滑動失穩的有以下兩種原因原因，一是通過外界對其施加的各種影響力的作用，破壞了原有的應力平衡狀態；二是土的抗剪強度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩破壞。土坡的穩定安全度是用穩定安全系數K表示的，他是指土坡體的抗下滑力與土坡的下滑力的比值。

本例中由于C支點與路塹（基坑上沿）頂線的凈距只有1.25m，且路塹高度較高（6m），路塹邊坡較徒，在吊裝施工時，C支點下的土體可能會沿某一破裂面發生剪切破壞，破裂角度為ai，由于黃土被剪切破壞時，其破裂面基本上呈直線平面，因此本檢算物理模型采用直線破裂面模型。

C支點下路塹土坡穩定的檢算內容是：計算不同破裂面的穩定系數以求出最不利穩定系數Kmin，如果Kmin≥[K允許]則檢算通過，否則該施工方案存在嚴重的安全隱患。

3.1 相關計算參數

3.1.1 土體的內磨擦角取？準=24°，土壤的容重取r=17kN/m3。

綜合考慮本區域土質的粘聚性，土壤的粘聚系數取C=50kPa。

3.1.2 C支點荷載作用于支腿墊板上，則墊板沿X軸方向的荷載分布為：

P每延米=112t÷2.0m=56t/m

3.1.3 土坡體的下滑力為：T=W×sinai

土坡體的抗下滑力為：

破裂面穩定系數為：K=T`/T

ai為破裂面與水平面的夾角；L為每延米破裂土體的破裂面長度。

W為每延米破裂土體的自重或每延米破裂土體的自重與C支點沿X軸方向的每延米荷載之和。即：

W=W每延米破裂土體的自重或W=W每延米破裂土體的自重+P每延米

3.2 關于C支點下路塹土坡穩定性的檢算

通過計算，支腿下部支撐范圍內破裂面的最不利穩定系數Kmin=KJG=1.21，且KJG≥[K允許]=1.2。檢算通過。

4 結束語

在本橋實際吊裝作業時，為了保證吊車抗傾覆指標滿足要求，即是計算最不利荷載作用下，吊車支腿處地基承載力是否滿足要求，如此處地基承載力不滿足要求，吊車就此可能造成該處支腿下沉，下沉超過一定限度時，吊車可能發生傾覆。此工程實例同時對邊坡穩定性進行分析計算，得出支點下最不利土坡破裂線（即：Kmin線）通常為坡角點至荷載外邊界點的聯線，在以后工程計算時可直接計算該處不穩定系數，結果如大于此處抗滑穩定安全系數，即滿足要求。同樣，可利用此處抗滑穩定安全系數去倒求支點距基坑邊線距離，可為在各種復雜地形條件下吊車位置提供參考。

參考文獻：

[1]起重機設計規范[M].機械工業出版社，2008.

[2]土質學與土力學[M].人民交通出版社，2003.

[3]鐵路橋涵地基和基礎設計規范[M].鐵道出版社，2005.