龙门架的设计方案

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0.450.33=0.15 KN/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。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。16m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=1.20.07ql2+1.11.40.203Fl=66.96KNM支座最大剪力设计值：Vmax=1.20.626ql+1.11.41.0F=55.9KNN max=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，x=508.2103mm30.9=0.9Mmax /x=118.6N/mm2f=215 N/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=7114104mm4，s=292.7103mm3，tw=8，0.9=0.9Vmaxs/I/ tw=25.9 N/mm216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 b=0.86 b=0.7190.9Mmax /b/x=164.9 N/mm2f=215 N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为0=0.521ql4/100/E/I+1.497Fl3/100/E/I=7.9mml/400=15mm满足要求。26.5m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=1.20.07ql2+1.11.40.203Fl=72.66KNM支座最大剪力设计值：Vmax=1.20.626ql+1.11.41.0F=56.02KNN max=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，x=508.2103mm30.9=0.9Mmax /x=128.7N/mm2f=215 N/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=7114104mm4，s=292.7103mm3，tw=8，0.9=0.9Vmaxs/I/ tw=25.92 N/mm216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 b=0.86 b=0.7190.9Mmax /b/x=186.75N/mm2f=215 N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为0=0.521ql4/100/E/I+1.497Fl3/100/E/I=10.1mml/400=16.25mm满足要求。36.5m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=1.20.08ql2+1.11.40.2Fl=71.83KNM支座最大剪力设计值：Vmax=1.20.6ql+1.11.41.0F=55.93KNN max=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，x=508.2103mm30.9=0.9Mmax /x=127.17N/mm2f=215 N/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=7114104mm4，s=292.7103mm3，tw=8，0.9=0.9Vmaxs/I/ tw=25.9 N/mm216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 b=0.86 b=0.7190.9Mmax /b/x=176.87 N/mm2f=215 N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为0=0.677ql4/100/E/I+1.458Fl3/100/E/I=9.9mml/400=16.25mm满足要求。47.5m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=1.20.07ql2+1.11.40.203Fl=84.55KNM支座最大剪力设计值：Vmax=1.20.626ql+1.11.41.0F=56.9KNN max=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，x=692.2103mm30.9=0.9Mmax /x=109.89N/mm2f=215 N/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=11076104mm4，s=400.5103mm3，tw=9.5，0.9=0.9Vmaxs/I/ tw=19.53 N/mm216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 b=0.55 0.9Mmax / b/x=199.8N/mm2f=215 N/mm2故整体稳定性满足要求。（5）刚度验算最大跨中的挠度为0=0.521ql4/100/E/I+1.497Fl3/100/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：（1） 单轨a、 横梁长3.6m按简支梁计算跨中弯矩设计值：Mmax=1.11.40.25FL=48.51 KNM最大弯矩点位于C点。采用工32a、Q235工字钢=Mmax /x=95.45N/mm2f=215 N/mm2l/b=1.8/0.28=6.416，故不需进行整体稳定性验算。挠度验算：max=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=1.11.40.25FL=61.99 KNM最大弯矩点位于C点。采用工32a、Q235工字钢=Mmax /x=121.98N/mm2f=215 N/mm2l/b=2.3/0.28=8.216，故不需进行整体稳定性验算。挠度验算：max=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CD之间。Mmax=1.11.40.25FL=75.5KNM采用工32a、Q235工字钢=Mmax /x=148.6N/mm2f=215 N/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max=F3（3-42）/24/E/I=8.58mm150计算整体稳定性：对X轴属a类，对y轴属b类查表得x=0.910, y=0.308=N/A=17.5103/0.308/54.89/102=10.35N/mm2150。对X轴属a类，对y轴属b类查表得x=0.910，y=0.308=N/A=35103/0.308/54.89/102=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=1/220（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=1.20.08 ql2=1.20.0819.92.52=11.94 KNM支座最大剪力设计值：Vmax=1.20.6ql=1.20.619.92.5=35.82 KNN max=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x=101.7103mm30.9=0.9Mmax/x=0.911.94106/101.7/103=0.9117.4N/ 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=712104 mm4，s=44.4103 mm3，tw=5.50.9=0.9Vs/I/ tw=0.935.8210344.4103/712/104/5.5=0.940.61N/ mm2 fV =125N/ mm2故满足要求。（5） 稳定性计算 挡土撑上满铺钢板，稳定性不用计算。（6） 刚度验算D点的挠度为0=0.677ql4/100/E/I=0.677719.92.541012/100/206/103/712/104=3.6l/400=6.25mm满足要求（五）、节点验算（1）、柱脚及横梁和立柱采用螺栓固定后施焊。节点螺栓选用M20，主要用于连接固定作用，M20螺栓满足要求。（2）、柱脚及横梁和立柱焊缝：焊缝高度为h=8mm，满足要求，可不进行计算。五 提升架的加工图见附图。六 提升架附属设施（1） 检修平台和雨棚 在提升架上设电葫芦检修平台，如附图所示。检修平台未设置栏杆，在进行检修作业时，应按高空作业进行，必须佩带保险绳。另外，本检修平台承载力较低，检修人员不超过两人，检修用工具不超过10Kg. 另设电葫芦防雨棚，简易雨棚用瓦楞铁制做，用钢板和螺栓固定在大梁工字钢上面，如附图所示。（2） 爬梯及挡土设施在龙门架立柱上焊接20的圆钢作爬梯踏步，间距300mm，圆钢与立柱工字钢两翼焊牢。为方便堆土和出土，在堆土跨距立柱0.4m,1.2m和2.0m处立柱内侧各设一道挡土撑，挡土撑采用I14。挡土撑与立柱之间14mm厚200200连接板。在堆土跨均匀布置挡土柱，如附图所示，挡土柱采用I28a,长3000mm，并嵌固于600600600的混凝土基础内500mm，施工时可根据堆土和出土需要进行安装。七 加工说明1 立柱的预埋件采用20mm厚钢板，预埋时，其上螺栓的位置尺寸必须准确无误。2 圈梁外的立柱，要设置0.8m1.0 m0.8 m(长宽高)的混凝土基础，在混凝土基础上预埋钢板，要求基础混凝土一次浇筑完成。3 提升架立柱与横梁预固定用高强度螺栓连接，螺栓均为18。大梁与中间横梁的预固定连接采用20螺栓连接。4 提升架侧向加设剪刀撑，以增强侧向强度。剪刀撑为角钢，与立柱间采用焊接连接。5 电葫芦应设垂直和水平运输限位器。6 在立柱上下部各焊一块16mm厚剪刀撑连接钢板，上部剪刀撑连接钢板中心距立柱顶0.5m,下部剪刀撑连接钢板中心距立柱底0.5m。在剪刀撑角钢端部直接打螺栓孔，并与剪刀撑连接钢板用1860螺栓预固定。固定后采用焊缝连接，焊缝高度不小于8mm。7 横撑、斜撑及剪刀撑的连接均用螺栓预固定后焊缝连接。围挡设计计算围挡得搭设要求：1、钢材等级：Q235柱高（m）：4.000柱截面：普通热轧工字钢I16柱平面内计算长度系数：2.000柱平面内计算长度：2.000强度计算净截面系数：1.000截面塑性发展：不考虑是否进行抗震设计：不进行抗震设计2、风压计算风动压（伯努力方程）0=0.5.2由于.=/g =0.01225 KN/ m3（标准状态）10级风速 =28.4m/s所以十级风速的基本风压0=0.50.0122528.42/9.8 KN/ m2=0.51 KN/ m2风荷载标准值k=gzsz0gz=1.88 (B类，地面)s=1.3 z=1.4所以 k=1.881.31.40.51=1.746 KN/ m2每柱均布荷载设计值k=1.21.746=2.10 KN/m根部弯矩k=2.1040.51.44=23.52 KNM3、设计内力： 绕X轴弯矩设计值Mx(Kn.