地连墙钢筋笼吊装安全施工T及T吊装验算及设备选定

6.1.1主、副吊设备吨位选择 16.1.2主、副吊高度计算 26.1.3主、副吊荷载验算 36.2吊点位置的验算 56.2.1“一”型钢筋笼吊点验算 56.2.2异形“L”型钢筋笼吊点验算 136.3场地地基承载力验算（地基承载力） 166.4吊装配具验算 196.4.1吊点强度计算 196.4.2钢丝绳强度验算 206.4.3卸扣验算 236.5钢筋笼搁置穿杠验算 246.6主、副吊扁担验算 246.7焊接焊缝受力验算 286.7.1焊缝强度计算： 286.7.2钢筋笼焊接、搁置点计算 286.7.3焊接要求 286.1.1主、副吊设备吨位选择本工程地墙为H型钢接头，钢筋笼采用整体吊放的工艺进行吊装施工，本次最重钢筋笼为J1-01，钢筋笼长度为60.6m，其重量为81.5吨，加上锁具后达到了86.1吨。1、主机型号选择验算根据履带吊车技术性能表，查询起重量符合：Q主·K≥（Q1+Q2）*1.1Q主—主机起重量（t）Q1—钢筋笼重量（t）Q2—吊索重量（t），主机索具取:5tK—起重机的降低系数（取0.8）即：Q主*0.8≥（81.5+5）*1.1=95.15t起重量超过95.15t，起吊高度超过60.6m的SCC4000A(400t)吊车臂杆78m，回转半径12m时满足主机起吊要求。2、副机型号选择在钢筋笼起吊到60°角时，副机承载钢筋笼总重量60%，即0.6×81.5=48.9tQ副·K≥（Q1+Q2）*1.1Q副—主机起重量（t）Q1—钢筋笼重量（t）Q2—吊索重量（t），副机索具取2.6tK—起重机的降低系数（取0.8）即：Q副≥（48.9+2.6）/0.8=64.38tQUY280型履带吊车臂杆62m，回转半径12m时最大起吊重量为76.1﹥64.38t。综上，现拟采用400t级别及280t级别履带吊进行双机抬吊，整幅起吊入槽。4、主要机具、材料一览表表6.1-1主要机具、材料表序号名称型号数量备注1主吊铁扁担1套2副吊铁扁担1套3钢丝绳约200米4滑轮10个5卸扣30只6扳手若干6.1.2主、副吊高度计算图6.2-1主吊高度示意图计算主吊臂杆长度时，不仅要考虑主吊臂杆最大仰角为75°及最大钢筋笼重量，还要考虑钢筋笼被吊起后能旋转180°而不碰撞主吊臂杆（见上图），满足BC距离大于3m的条件。由于加工制作的吊具尺寸为h1=2m，h0=0.48m，因此：AC=BC·tg75°=3×tg75°≈11.2mh2=AC-h1-b-h0=11.2-2-6-0.48=2.72mH=h0+h1+h2+h3+h4=0.48+2+2.72+60.6+0.5=66.3mb—起重滑轮组定滑轮到吊钩中心距离，取6m；h0—起吊扁担净高；h1—扁担吊索钢丝绳高度；h2—钢筋笼吊索高度；h3—钢筋笼最大长度；h4—钢筋笼距地面高度；主吊起重臂杆长度LL=（H＋b－C）/sin75°=（66.3＋6-2.765）/sin75°=71.99（m）按经验取78m。C—起重臂下轴距地面的高度2.765m；6.1.3主、副吊荷载验算钢筋笼起吊采用一台400t履带式起重机和一台280t履带式起重机双机抬吊法，互相配合吊装钢笼入槽，先将钢筋笼水平吊起，然后升400t主吊钩、放280t副吊钩，最终由400t主吊将钢筋笼凌空吊直。钢筋笼起吊入槽时必须缓慢放下，切忌急速抛放，以防钢筋笼变形或造成槽段坍方。配置400t履带吊作为主吊，280t吊车作为副吊，进行双机抬吊，针对本工程吊车配备的主要技术参数如下：表6.1-2吊车配置计算参数序号项目计算参数备注1钢筋笼长L60.6m2钢筋笼总重Wt主笼804kN最重钢筋笼3SCC4000A（400t）极限起重量P11281kN78m把杆，r=12m4400T吊车承担最重钢筋笼重量Wt1861kN包含主扁担、钢丝绳及主吊吊钩5400T吊车承担最重钢筋笼重量P21281*0.7=896.7KN吊车带载行走6QUY280（280t）极限起重量P3761kN62m把杆，r=12m7280T履带吊允许起重量P4761×0.8=609KN安全值8280T吊车承担最重钢筋笼重量Wt2804×60%=482kN最不利情况下副吊承担钢筋笼总重的60%1）主吊SCC4000A（400t）吊车吊装钢筋笼：400t吊车臂杆接78米，回转半径12m时最大起重能力可以达到128.1吨。SCC4000A（400t）履带吊起重参数如下表所示：400t吊机臂长78m，在幅度为12m时，最大起重量为P1=128.1t，取大型起重机械的安全起重系数为0.8（见《建筑机械使用安全技术规程》P21，JGJ33-2012）。120t*0.8=102.48t；钢筋笼总重量：WT=86.5T（+5索具）*1.1=95.1；P1＞WT，满足要求。当起重机吊装钢筋笼行走时，取回转半径12m，起重能力为102.48t，根据《建筑机械使用安全技术规程》4.2.10条规定，当起重机如需带载行走时，载荷不得超过允许起重量的70%，400t吊车允许起重量：P2=128.1T×0.7=89.67T；钢筋笼总重量：WT1=86.1T(+索具)，P2≥WT1，满足要求。2）副吊QUY280（280t）吊车吊车臂杆接62m，回转半径12m时最大起重能力可以达到76.1吨。徐工QUY280履带吊起重参数如下表所示：按《建筑机械使用安全技术规程》4.2.9条，单机的起吊荷载不得超过允许荷载的80%。副吊选用：QUY280型280t履带式起重机。吊车臂杆接62m，起重半径12m，其最大起重能力为：P3=76.1t，280t吊车允许起重量：P4=76.1×80%=60.88t；（注：280t吊车作为副吊，在起吊钢筋笼过程中所承担最大的重量为钢筋笼重量的60%）280t吊车承受最大的钢筋笼重量：WT2=WT1×60%=81.5×60%=48.9t；P4＞WT2，满足要求。6.2吊点位置的验算6.2.1“一”型钢筋笼吊点验算以最重K1/K2钢筋笼为例，采用有限元对吊点设置、钢筋笼强度进行计算：1、建立模型采用双机抬吊的方式进行钢筋笼吊装。主吊为6点，副吊为10点。吊点位置布置于纵横桁架的交叉点上。在计算时钢筋连接处都以接驳器或焊接考虑。计算时根据吊索确定边界条件，对吊索交点处施加位移约束，施加的荷载只有钢筋笼本身的重力荷载。2、计算杆系有限元，钢筋都以梁单元模拟。（钢筋笼稳定性）图6.2-1整体模型图图6.2-2钢筋笼模型图6.2-3桁架模型图图6.2-4型钢模型图图6.2-5整体竖向变形图图6.2-6钢筋笼竖向变形图图6.2-7钢筋笼桁架竖向变形图图6.2-8型钢竖向变形图图6.2-9吊索变形图图6.2-10型钢应力图图6.2-11钢筋笼和桁架应力图图6.2-12钢筋笼应力图图6.2-13桁架应力图3、分析由上述计算结果云纹图可知，钢筋笼整体竖向最大变形为9.8mm，处于钢筋笼最下端中部位置。如果考虑吊索变形，即减去吊索伸长量后，钢筋笼整体竖向最大变形为4.3mm，钢筋笼除去在吊点处附近桁架应力达到350MPa以外，其余区域最大应力都在250MPa以下，应力小于其400MPa的屈服强度值。可认为钢筋笼吊装时的变形和应力状态均能满足规范要求，是安全的。4、结论通过上述钢筋笼吊装时的变形和应力状态分析，本工程钢筋笼吊点设置如下：图6.2-14吊点布置图6.2.2异形“L”型钢筋笼吊点验算（1）异形钢筋笼在吊装时应增设斜拉杆防止钢筋笼在吊搬过程中发生变形，其设置位置见下列示意图，拐角幅钢筋笼除设置纵横向起吊桁架和吊点外，另增设“人”字桁架和斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转时角度发生变形。拐角处钢筋笼加强方法见下图：图6.2-15“L”型钢筋笼吊点异型幅钢筋笼加固示意图（L型、T型有角度的参照此图原则适当调整）（2）每幅钢筋笼应设置不少于4道桁架以满足起吊时吊索栓绑的需要。（3）在每个吊点处增设“几”字形吊点加强筋，其作用是在水平起吊过程中将起吊力量分布至下层钢筋网片，防止局部受力较大产生变形。2）转角幅钢筋笼重心计算：先将角幅分为钢笼A与钢笼B。用相同的方法求出2个物体组合的重心。考虑到转角幅大多数散架是在起吊翻转过程中，因此以减小钢筋笼起吊后翻转的幅度为原则，确定出如上图的吊点位置，保证两个吊点到重心的距离相等。例：取以下转角幅做计算，通过翻样m1=8t、m2=7t。按上述公式：（8+7）x=8*2.29+7*0.925x=1.653（8+7）y=8*0.725+7*0y=0.387求出重心后再按照最安全吊装原则，做如下吊点布置：求出重心后再按照最安全吊装原则，做如下吊点布置：6.3场地地基承载力验算（地基承载力）场地可靠性经现场主吊将配重调整至最大吊重状态进行试吊行走，看有无路面压碎或变形太大等情况，主吊需转弯地段根据情况在其行走路线及作业点铺设一定厚度的钢板，增大履带与地面的接触面积。起重机负载行走作业道路应平坦坚实，基坑围护结构施工前，沿围护结构外侧硬化宽15m厚度30cm钢筋混凝土施工便道，作为地连墙机械施工行走便道及钢筋笼吊装运输通道。道路硬化时，利用场地内既有水泥稳定层作为基础，硬化50cm碎石垫层，再浇筑30cmC30钢筋混凝土（布置两层Φ16钢筋网，横向纵向钢筋间距均为200mm）作为便道主体结构。便道横向向外做排水坡，便道路面钢筋平面布置图见下图。图6.3-1道路面结构层图6.3-2混凝土路面钢筋平面布置图400t履带吊履带、配重及附件总重400t，履带宽度1.2m，长度10.60m，两履带中心线间距7.60m，两履带边线间距8.85m，本工程最大吊重为81.5t。5、混凝土集中反力计算对地面总压力为N=（81.5+5+400)×9.8=4767.7kN单履带受力面积为S=10.6*1.2=12.72㎡地面单位符合q=N/2S=4767.7/（2*12.72）=187.41kpa根据《建筑地基处理技术规范》(GB50007-2011)第8.2.8条，有混凝土路面承载力计算：Fcd=0.7×βh×Ftd×am×hoam=（at+ab）/2=（9.18+9.98）/2=9.58mfcd—混凝土最大集中返力；βh—对于厚度小于800mm时，取1；ftd—轴心抗拉应力(查表5.8-4，C30取1.39Mpa)；at—取履带接地长9.4m；ab—取ab=at+2ho=9.4+2*0.3=10mho—混凝土路面厚度，取0.3。则Fcd=0.7*1*1.39*10*0.3=291.9kpa，C30混凝土路面每平方能承受279.64kpa.187.41kpa＜279.64kpa，路面满足安全行走要求。表6.3-1凝土强度对照表6、混凝土下垫层承载力计算上覆填土置换为采用30cm片石+20cm碎石，路面采用钢筋混凝土路面，混凝土强度C30，厚度30cm，双层直径16mm，间距200mm的钢筋网片，且下卧层采用分层填实碾压达到地基承载力要求。根据《建筑地基处理技术规范(条文说明)》中知其地基承载力特征值fak可取值200～250kpa(具体视其压实系数较大则取最高值)，本次计算按最不利情况最低值200kpa进行验算。另根据《建筑地基处理技术规范》，其混凝土扩散角可取值为45°，所以通过压力扩散至重载路底面时其总的接地面积为(9.4+0.3×2/tan45°)×(1.2+0.3×2/tan45°)×2*2/3=24.12m2。所以，垫层实际荷载为4767.7/24.12=197.67kpa＜200kpa，地基承载力满足施工要求。7、下卧层地基承载力荷载计算：根据岩土勘察报告，下卧层0.8m~10m范围内为粉质黏土（75kpa），地基经过翻挖、碾压，提高其地基承载力，使地基承载力达到85KPa。层号岩土名称承载力特征值fak（KPa）②-3粉细砂130②-3a淤泥质粉质粘土、粉质粘土75②-4粉细砂170②-4b中细砂210②-4a粉质粘土75②-5粉细砂200②-5a粉质粘土夹粉细砂85②-6中粗砂240⑤-1强风化泥岩、泥质粉砂岩250⑤-2中风化泥岩、泥质粉砂岩780根据《建筑地基处理技术规范》及其条文说明中知级配砂石垫层压力扩散角为30°。4、 压力扩散至下卧层时接地面积为（9.4+0.3*tan45°*2+0.7*tan30°*2）*（1.2+0.3*tan45°*2+0.7*tan30°*2）*2=56.21㎡q=4767.7/56.21=84.81<85kPa故地基承载力能满足钢筋笼吊装要求。6.4吊装配具验算6.4.1吊点强度计算考虑到本工程钢筋笼总重较大，采用36mm钢筋作为主吊吊点，U型环上下2根对齐，中间双面满焊，且单个U型吊环下设2根36mm圆钢，具体形式如下:图6.4-1吊点布置形式图1）主吊吊攀钢筋抗拉强度计算[fv]=3.14×18mm×18mm×2×100N/mm2÷9.8N/Kg÷1000Kg/T×0.75=15.57T主吊吊点所承受的最大拉力是钢筋笼起吊后拎直时四个吊点受力时，吊点钢筋所受最大拉力为81.5T/6＝13.58T。fv=13.58T＜[fv]=15.57T，满足需要。6.4.2钢丝绳强度验算钢丝绳采用6×37+1,公称抗拉强度为1400MPa，公称强度为1770MPa，根据JGJ276-2012《建筑施工起重吊装安全技术规范》4.3.1条“当利用吊索上的吊钩、卡环钩挂重物上的起重吊环时，不应小于6；当用吊索直接捆绑重物时，且吊索与重物棱角间采取了妥善的保护措施时，应取6～8；当吊重、大或精密的重物时，除应采取妥善保护措施外，安全系数应取10”，本处安全系数K取8。由《起重吊装常用数据手册》查得钢丝绳数据如下：。钢丝绳最大许用拉力计算:（1）拉力计算公式：[F]≤Σsp*A/K公式中[F]——钢丝绳允许用拉力（KN）Σsp———钢丝绳破断拉力（KN）K——钢丝绳的安全系数A——折减系数（2）钢丝绳安全系数：（3）考虑到钢丝绳在承载时各钢丝受力不均匀，绳芯及钢丝绳弯曲，挤压所产生的应力的影响，其理论破断拉力可按下式计算：Sp=Σsp*A式中：Σsp为破断拉力总和，A为考虑各种附加因素和受力不均匀的折减系数。由于实际使用钢丝绳公称抗拉强度为1770MPa则需要进行换算公称抗拉强度为1770MPa时钢丝绳容许拉力计算公式为：[F]≤Σsp*A/K，则：直径52mm钢丝绳容许拉力T=1580*0.82/8=161.9KN=16.19T直径42mm钢丝绳容许拉力T=1030*0.82/8=103.5KN=10.56T直径40mm钢丝绳容许拉力T=1010*0.82/8=83.7KN=10.35T（4）主吊扁担上部钢丝绳(走双绳)验算主吊扁担上钢丝绳承担最大重量为钢筋笼的重量以及索具自身重量。吊重：Q1=Q+G主吊=81.5t+5t=86.5t钢丝绳直径：52mm，[T]=16.19t钢丝绳长度：L=2m*2=4m钢丝绳：T=Q1/4sin450/2=15.3t＜[T]=16.19t，满足要求。图5.5-1主吊扁担上钢丝绳受力示意（2）主吊扁担下部钢丝绳验算主吊扁担上钢丝绳承担最大重量为钢筋笼的重量以及索具自身重量。吊重：Q=81.5t钢丝绳直径：42mm，[T]=10.56t；钢丝绳：T=Q/8=81.5/8=10.2t＜[T]，满足要求。（3）副吊扁担上部钢丝绳验算副吊扁担上钢丝绳承担最大重量为双机抬吊钢筋笼60度及索具自身重量，最大总重量为：81.5t。吊重：Q1=81.5*0.6+5=53.9t钢丝绳直径：42mm，[T]=10.56t钢丝绳长度：L=2m*2=4m根数：N=4根钢丝绳：T=53.9/4sin450/2=9.53t＜[T]，满足要求（4）副吊扁担下部钢丝绳验算副吊扁担上钢丝绳承担最大重量为双机抬吊60.6m长钢筋笼60度及索具自身重量，最大总重量为：81.5t。吊重：Q2=81.5*0.6=48.9t钢丝绳直径：40mm，[T]=10.35t；钢丝绳：T=T2/8=4.65t＜[T]，满足要求。6.4.3卸扣验算卸扣的选择按主副吊钢丝绳最大受力选择。主吊卸扣最大受力在钢筋笼完全竖起时，副吊卸扣最大受力在钢筋笼平放吊起时。最大吊重86.5T,865KN1、主吊卸扣选择P1=433/sin60°=500KN主吊高强卸扣50T：2只。P2=250KN主吊滑轮卸扣50T：4只主吊笼子卸扣25T：8只。2、副吊卸扣选择P1=260/sin60°=300.22KN副吊高强卸扣35T：2只P2=150.11KN扁担连接滑轮卸扣35T：4只副吊扁担下钢丝绳内力：P3=35.1KN卸扣15T：10只6.5钢筋笼搁置穿杠验算图6.5-1穿杠受力简图搁置扁担承担最大重量为60.6m长钢筋笼采用整幅吊装，最重的一幅为81.5t。搁置扁担采用16#工型钢两侧加焊两块12厚钢板，总长为1.6m，搁置钢筋笼扁担的数量为4个。临时搁置钢筋笼钢扁担采用16#H型钢并在内侧加焊20mm钢板而成，宽80mm，高160mm，长1600mm。每次临时或最终搁置钢筋笼的钢扁担数量不少于4个，搁置于导墙上。⑴参数计算单个搁置扁担承受重量WW=W总/4=81.5/4=20.4t单个搁置扁担抗剪截面积S4S4=160*80=12800mm2钢板抗剪fsfs=120N/mm2⑵搁置扁担计算每个搁置钢板允许抗剪FSFs=S4×fs÷9.8N/Kg÷1000Kg/T＝12800*120/9.8/1000=156.73tFs＞W，满足要求！6.6主、副吊扁担验算1、主吊扁担强度验算主铁扁担均采用钢管+钢板组合加工，选用Ø400钢管，50mm厚钢板。图6.5-1主吊扁担示意图主扁担梁（1）铁扁担有关数据Ø400钢管有关数据：D=40cm，d=38.4cm，壁厚t=8mm，截面面积A＝98.52cm2，重量g=758N/m，截面惯性矩Ix=18932cm4，Iy=18932cm4，截面抵抗矩Wx=947cm3，Wy=947cm3；截面回转半径ix=13.9cm，iy=13.9cm。钢板有关数据：H=100cm，b=5cm，截面面积A＝500cm2，重量g=3846.5N/m，截面惯性矩Ix=416667cm4，Iy=1042cm4，截面抵抗矩Wx=8333cm3，Wy=417cm3；截面回转半径ix=28.9cm，iy=1.45cm。铁扁担组合截面的截面面积、惯性矩及回转半径：A总=98.52+500=598.52cm2Ix总=435599cm4Wx总=9280cm3ix总=IxIy总=19974cm4Wy总=1364cm3iy总=Iy（2）扁担的长细比核算λx总=l0/ix总=275/27.0=10.2（＜[λ]=150），满足要求λy总=l0/iy总=275/5.8=47.4（＜[λ]=150），满足要求（3）铁扁担的内力计算考虑附加动力系数1.2g总=5528.4N/m≈5.53N/mm铁扁担自重产生的跨中弯矩：Mx=1/8×g总×l0×l0=1/8×5.53×2750×2750=5227578N•mm侧向弯矩：My=1/10×Mx=522758N•mm吊重对铁扁担的轴向压力NN=1.5Q/tgα=1.5×（750/2）/tg70°=204.7KN（4）铁扁担的稳定性验算λx总=10.2，查《钢结构设计规范》得φx=0.992，βty=1.0，βmx=1.0NEX=π2EA/λx2=1169621356NN/（φx×A）+βmxMx/W1x（1-φxN/NEX）+βtyMy/W1y=204700=3.43+0.56+0.38=4.37N/mm2≤[f]=215N/mm2满足要求。2、副吊扁担强度验算副铁扁担均采用钢管+钢板组合加工，选用Ø400钢管，30mm厚钢板。图6.5-2副吊扁担示意图副扁担梁（1）铁扁担有关数据Ø400钢管有关数据：D=40cm，d=38.4cm，壁厚t=8mm，截面面积A＝98.52cm2，重量g=758N/m，截面惯性矩Ix=18932cm4，Iy=18932cm4，截面抵抗矩Wx=947cm3，Wy=947cm3；截面回转半径ix=13.9cm，iy=13.9cm。钢板有关数据：H=100cm，b=3cm，截面面积A＝300cm2，重量g=2308N/m，截面惯性矩Ix=250000cm4，Iy=308cm4，截面抵抗矩Wx=5000cm3，Wy=150cm3；截面回转半径ix=28.9cm，iy=0.9cm。铁扁担组合截面的截面面积、惯性矩及回转半径：A总=98.52+300=398.52cm2Ix总=268932cm4Wx总=5947cm3ix总=IxIy总=19240cm4Wy总=1097cm3iy总=Iy（2）扁担的长细比核算λx总=l0/ix总=275/26.0=10.6（＜[λ]=150），满足要求λy总=l0/iy总=275/6.95=39.6（＜[λ]=150），满足要求（3）铁扁担的内力计算考虑附加动力系数1.2g总=3679.2N/m≈3.68N/mm铁扁担自重产生的跨中弯矩：Mx=1/8×g总×l0×l0=1/8×3.68×2750×2750=3478750N•mm侧向弯矩：My=1/10×Mx=347875N•mm吊重对铁扁担的轴向压力NN=1.5Q/tgα=122.8KN（4）铁扁担的稳定性验算λx总=10.6，查《钢结构设计规范》得φx=0.991，βty