龍門(mén)架的設(shè)計(jì)方法

1、龍門(mén)架設(shè)計(jì)方案一. 豎井龍門(mén)架方案設(shè)計(jì)依據(jù)1 .鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；2. 建筑施工手冊(cè)；3. 鋼結(jié)構(gòu)，上海鐵路大學(xué)，中國(guó)鐵路出版社；廠(chǎng)J I_4. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，同濟(jì)大學(xué)出版社。二. 設(shè)計(jì)龍門(mén)架的規(guī)格和布置根據(jù)多年施工情況，龍門(mén)架統(tǒng)一采用工字鋼和角鋼連接，安裝時(shí)采用焊接和螺h栓連接龍門(mén)架在架立時(shí)，一定在圈梁外側(cè)做基礎(chǔ)，土倉(cāng)的立柱應(yīng)用混凝土澆注，在=7 丿/ JI I 豎井一側(cè)的立柱不少于6根，用28a工字鋼或25槽鋼對(duì)扣焊接其中預(yù)埋鐵鋼板采用200mm的鋼板。龍門(mén)提升架采用等跨結(jié)構(gòu)，工字鋼間連接采用焊接鋼板，鋼板間用螺栓和焊接|1亠連接。為適應(yīng)不同尺寸的豎井及運(yùn)輸能力，設(shè)計(jì)了 6m, 6.5m,

2、 7.5m三種跨度的鋼梁，其中6m為雙跨單軌提升架，6.5m分雙跨單軌和三跨雙軌兩種提升架，7.5m為雙跨雙軌提升架。、11I 三. 設(shè)計(jì)計(jì)算（一）.大梁提升架的受力為集中荷載，且沿大梁移動(dòng)。一般情況下土斗的裝土量為1.2m3,濕的砂及卵石容重為2.0t/m3，土重為24KN，土斗重為3KN，電葫蘆重為8KN，故 集中荷載取35KN。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：取風(fēng)荷載為0.45KN/m2,對(duì)水平方向投影為0.45X 0.33=0.15 KN/m2。來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，選用工字鋼作為大梁，其受力簡(jiǎn)圖如下所示。為保證提升架經(jīng)濟(jì)，受力合理，選用不同類(lèi)型的工字鋼做大梁，進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。1. 6m雙跨大梁

3、采用工32a、Q235工字鋼，梁跨度I最大為6.0m,荷載F為35KN，比重q為43.4Kg/m,強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算如下：=I 廠(chǎng) J I_(1) 、內(nèi)力計(jì)算電葫蘆荷載考慮1.1的動(dòng)力系數(shù)，跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值：MU=1.2 X 0.07qI 2+1.1 X 1.4 X 0.203 X FI=66.96KN MII I I I1 i ;I t II ,支座最大剪力設(shè)計(jì)值：I- I.Vna=1.2 X 0.626qI+1.1 X 1.4 X 1.0 X F=55.9KNNmax = 9KN (風(fēng)荷載)(2) 、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算提升架為臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)，重要性系數(shù)取0.9。查表GB706-65,熱軋工字鋼截面

4、特性表，333 x=508.2 X 10 mm i|0.9 (T =0.9 X Mnax / 3 x=118.6N/mmf=215 N/mm故強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。(3) 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，1=7114 X 104mm s=292.7 X 103mri, t w=8,2 20.9 t =0.9 X VmaxX s/I/ t w=25.9 N/mm 16必須進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。查表得工32a工字鋼的整體穩(wěn)定性系數(shù)巾b=0.86 b=0.7192 20.9 x Mkx/ b/ 3 x=164.9 N/mmf=215 N/mm=I 廠(chǎng) J I_故整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。(5

5、) 剛度驗(yàn)算最大跨中的撓度為 3 0=0.521 x ql 7100/E/I+1.497 x FI3/100/E/l,Il I i j ；I t II ,w II /=7.9mml/400=15mmI- I.滿(mǎn)足要求。2. 6.5m雙跨大梁采用工32Q235工字鋼，梁跨度I最大為6.5m,荷載F為35KN ,比重q為43.4Kg/m,強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算如下：c I i (1) 、內(nèi)力計(jì)算電葫蘆荷載考慮1.1的動(dòng)力系數(shù)，跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值：1 X X .203 X l=72.66KN M支座最大剪力設(shè)計(jì)值：Vmax=1.2 X0.626ql+1.1 1.4 *0 F=56.02KNNmax = 9

6、KN (風(fēng)荷載)(2) 、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算提升架為臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)，重要性系數(shù)取0.9。查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)3 x=508.2 x 103mm320.9 (T =0.9 x Mmax / 3 x=128.7N/mm2f N/mm故強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。(3) 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，1=7114 x 104mm s=292.7 x 10計(jì)市 t w=8，=I 廠(chǎng) J I_2 20.9 t =0.9 x VmaxX s/I/ t w=25.92 N/mm 16必須進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。查表得工32a工字鋼的整體穩(wěn)定性系數(shù)巾b=0.86 b=0.71

7、90.9 x Max / b/ 3 x=186.75N/mrff=215 N/mm2c i X. k，故整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。(5) 剛度驗(yàn)算最大跨中的撓度為 3 0=0.521 x ql 7100/E/I+1.497 x FI3/100/E/l、11=10.1mm=1.2 X 0.6ql+1.1 X 1.4 X 1.0 X F=55.93KNNmax = 9KN (風(fēng)荷載)(2) 、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算u, I r- 1 |提升架為臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)，重要性系數(shù)取0.9。查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，3 x=508.2 X 103mrn丨 I | I i1 I .0.9(T =0.9 X ML

8、x / 3 x=127.17N/mrrKf=215 N/mm2.故強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。(3) 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 .1查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，1=7114 X 104mm s=292.7 X 103mri, t w=8,2 20.9 t =0.9 X VmaxX s/l/ t w=25.9 N/mm 16必須進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。查表得工32a工字鋼的整體穩(wěn)定性系數(shù)巾b=0.86 b=0.7192 20.9 X Wx/ b/ 3 x=176.87 N/mmf=215 N/mm故整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)(5) 剛度驗(yàn)算最大跨中的撓度為 3 0=0.677 X ql 7100/E/I+

9、1.458 X FI/100/E/l=9.9mm=1.2 X 0.626ql+1.1 X 1.4 X 1.0 X F=56.9KNXJNmax = 9KN (風(fēng)荷載)(2) 、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算c I -提升架為臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)，重要性系數(shù)取0.9。查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，3 x=692.2 X 103mrn2 20.9(T =0.9 X Mkx / 3 x=109.89N/mmf=215 N/mm故強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。(3) 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算查表GB706-65,熱軋工字鋼截面特性表，l=11076 X 104mm s=400.5 X 103mrTi tw=9.5 ,2 20.9 t =0.

10、9 X VmaxX s/l/ t w=19.53 N/mm16必須進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。查表得工32a工字鋼的整體穩(wěn)定性系數(shù)巾b=0.55L r 1 |_0.9 x Mkx/ 巾 b/ 3 x=199.8N/mmf=215 N/mm故整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。(5) 剛度驗(yàn)算-I I ；| B | | !最大跨中的撓度為 3 0=0.521 x ql 7100/E/I+1.497 x FI3/100/E/l-=-7 丿/ JI | =10.1mml/400=16.25mm滿(mǎn)足要求。r、V.11 -亠.)(二) 橫梁考慮根據(jù)豎井提升要求用單軌和雙軌，受力簡(jiǎn)圖如下所示：(1) 單軌a、 橫梁長(zhǎng)3.6m-y

11、.,j|按簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中彎矩設(shè)計(jì)值：Mmax=1.1 x 1.4 X0.25FL=48.51 KN M最大彎矩點(diǎn)位于C點(diǎn)。采用工32a、Q235工字鋼2 2(T 二MU/ 3 x=95.45N/mmf=215 N/mml/b=1.8/0.28=6.416,故不需進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。撓度驗(yàn)算：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)3 maX=FI3/48/E/l=2.32mml/400=9mm滿(mǎn)足要求。b、橫梁長(zhǎng)4.6m按簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中彎矩設(shè)計(jì)值：MLaX=1.1 X 1.4 X0.25FL=61.99 KN M最大彎矩點(diǎn)位于C點(diǎn)。采用工32a、Q235工字鋼2 2(T 二Max / 3 x=121.98N/mmf=215

12、 N/mml/b=2.3/0.28=8.216,故不需進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。夕I I I I I ;I t I I 撓度驗(yàn)算：. h i /、7 丿” |JI I V3 maX=Fl3/48/E/I=4.84mm150計(jì)算整體穩(wěn)定性：對(duì)X軸屬a類(lèi)，對(duì)y軸屬b類(lèi)查表得 巾x=0.910,巾y=0.308(T 二N/巾 /A=17.5 x 103/0.308/54.89/10 2=10.35N/mnn 150 o來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)對(duì)X軸屬a類(lèi)，對(duì)y軸屬b類(lèi)查表得 巾x=0.910,巾y=0.3083 222i i(T 二N/巾/A=35X 10/0.308/54.89/10=20.7N/ mmf=215N/

13、 mm (滿(mǎn)足)(四) 擋土撐計(jì)算采用I14、Q235工字鋼做擋土撐，長(zhǎng)度為7.5m及最底部處最不利，為三跨連續(xù)梁:(1) 荷載計(jì)算堆土高度按2.5m計(jì)算，不計(jì)粘結(jié)力，土內(nèi)摩擦角按15 ，底部擋土撐所受主動(dòng)土壓力均布荷載為： I, | I III I 2q=1/2 X 20X( 1.7+2.5 ) tg2 (45-15/2 ) X 0.8=19.9KN/m(2) 內(nèi)力計(jì)算最大彎矩設(shè)計(jì)值：MLax=1.2 X 0.08 ql=1.2 X 0.08 X 19.9 X 2.5= 11.94 KN M支座最大剪力設(shè)計(jì)值:VmaX=1.2 X 0.6ql= 1.2 X 0.6 X 19.9 X 2.5=

14、35.82 KNNmax=9KN (風(fēng)荷載)(3) 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算提升架為臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)，重要性系數(shù)取 0.9查表GB706-65中熱軋工字鋼截面特性表，可知來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)333 x=101.7 x 10 mm0.9(T =0.9 x MW 3 x=0.9 x 11.94 x 106/101.7/102 2=0.9 x 117.4N/ mm vf=215N/ mm故滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。(4) 抗剪強(qiáng)度計(jì)算查表GB706-65中熱軋工字鋼截面特性表，可知-I 廠(chǎng) J I_4 4331=712 x 10 mm, s=44.4 x 10 mm, t w=5.53340.9 T =0.9 x vxs/l/ t w=

15、0.9 x 35.82 x 10 x 44.4 x 10/712/10 /5.5=0.9 x 40.61N/ mm2 f v =125N/ mmi * J 丿 F故滿(mǎn)足要求。、i.r I(5) 穩(wěn)定性計(jì)算擋土撐上滿(mǎn)鋪鋼板，穩(wěn)定性不用計(jì)算。 .1(6) 剛度驗(yàn)算D點(diǎn)的撓度為u I T i 丸厶X3 0=0.677 x q|4/100/E/l=0.6777 x 19.9 x 2.54x 1012/100/206/10 3/712/10 4=3.6l/400=6.25mm滿(mǎn)足要求(五) 、節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算(1)、柱腳及橫梁和立柱采用螺栓固定后施焊。節(jié)點(diǎn)螺栓選用M2Q主要用于連接固定作用，M20螺栓滿(mǎn)足要求。

16、(2)、柱腳及橫梁和立柱焊縫：焊縫高度為h=8mm滿(mǎn)足要求，可不進(jìn)行計(jì)算。五. 提升架的加工圖見(jiàn)附圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)六. 提升架附屬設(shè)施（1）檢修平臺(tái)和雨棚在提升架上設(shè)電葫蘆檢修平臺(tái)，如附圖所示。檢修平臺(tái)未設(shè)置欄桿，在進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，應(yīng)按高空作業(yè)進(jìn)行，必須佩帶保險(xiǎn)繩。另外，本檢修平臺(tái)承載力較低，檢修人員不超過(guò)兩人，檢修用工具不超過(guò) 10Kg.另設(shè)電葫蘆防雨棚，簡(jiǎn)易雨棚用瓦楞鐵制做，用鋼板和螺栓固定在大梁工字鋼I 廠(chǎng) J I_上面，如附圖所示。（2）爬梯及擋土設(shè)施在龍門(mén)架立柱上焊接 巾20的圓鋼作爬梯踏步，間距300mm圓鋼與立柱工字鋼V11 | | I I ；j j I I *兩翼焊牢。為方便堆土和

17、出土，在堆土跨距立柱0.4m,1.2m和2.0m處立柱內(nèi)側(cè)各設(shè)一道擋土撐，擋土撐采用I14。擋土撐與立柱之間14mm厚 200X 200連接板。在堆土 跨均勻布置擋土柱，如附圖所示，擋土柱采用 128a,長(zhǎng)3000mm并嵌固于600X 600X 600的混凝土基礎(chǔ)內(nèi)500mm施工時(shí)可根據(jù)堆土和出土需要進(jìn)行安裝。七. i：加工說(shuō)明c I 1. 立柱的預(yù)埋件采用20mn厚鋼板，預(yù)埋時(shí)，其上螺栓的位置尺寸必須準(zhǔn)確無(wú)誤。Uy.i|2. 圈梁外的立柱，要設(shè)置0.8mX 1.0 mx 0.8 m長(zhǎng)X寬X高）的混凝土基礎(chǔ)，在混凝土基礎(chǔ)上預(yù)埋鋼板，要求基礎(chǔ)混凝土一次澆筑完成。3. 提升架立柱與橫梁預(yù)固定用高強(qiáng)

18、度螺栓連接，螺栓均為巾18。大梁與中間橫梁的預(yù)固定連接采用 巾20螺栓連接。4. 提升架側(cè)向加設(shè)剪刀撐，以增強(qiáng)側(cè)向強(qiáng)度。剪刀撐為角鋼，與立柱間采用焊接連接。5. 電葫蘆應(yīng)設(shè)垂直和水平運(yùn)輸限位器。來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)6. 在立柱上下部各焊一塊16mn厚剪刀撐連接鋼板，上部剪刀撐連接鋼板中心距立柱頂0.5m,下部剪刀撐連接鋼板中心距立柱底 0.5m。在剪刀撐角鋼端部直接打螺栓孔，并與剪刀撐連接鋼板用 巾18X 60螺栓預(yù)固定。固定后采用焊縫連接，焊縫高度不小于8mm7. 橫撐、斜撐及剪刀撐的連接均用螺栓預(yù)固定后焊縫連接。圍擋設(shè)計(jì)計(jì)算I r- 1 |”圍擋得搭設(shè)要求：1、鋼材等級(jí)：Q235柱高（m： 4.00

19、0.;| 1 ：.I .1 I !柱截面：普通熱軋工字鋼I16- . i I.柱平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)：2.000柱平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度：2.000 .1強(qiáng)度計(jì)算凈截面系數(shù)：1.000截面塑性發(fā)展：不考慮I 是否進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)：不進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)2、風(fēng)壓計(jì)算-V|風(fēng)動(dòng)壓（伯努力方程）3 0=0.5 Y . V 23由于丫 .二 丫 /g 丫 =0.01225 KN/ m （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）10 級(jí)風(fēng)速 v =28.4m/s所以十級(jí)風(fēng)速的基本風(fēng)壓3 0=0.5 X 0.01225 X 28.4 79.8 KN/ m 2=0.51 KN/ m風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)3 k=B gz g, sg, z 3 0B gz=1.

20、88 (B 類(lèi)，地面)g s=1.3 g z=1.4所以3 k=1.88 x 1.3 x 1.4 x 0.51=1.746 KN/ m 2每柱均布荷載設(shè)計(jì)值3 J =1.2 x 1.746=2.10 KN/mI r- 1 |根部彎矩g k =2.10 x 4X 0.5 x 1.4 x 4=23.52 KN M3、設(shè)計(jì)內(nèi)力：iii,1I.I i I I !繞X軸彎矩設(shè)計(jì)值 M(Kn.m):23.520繞丫軸彎矩設(shè)計(jì)值 M(Kn.m):0.000軸力設(shè)計(jì)N(Kn): 0.0004、截面特性計(jì)算A=2.6110e-003; X c=4.4000e-002 ;訊=8.0000e-002Ix=1.1270e-005 I y=9.3100e-007 ;I x=6.5700e-002; i y=1.8900e-002A jlV