大树营站连续墙钢筋笼起重吊装安全专项施工方案Word文件下载.docx
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因此,对履带吊机行走范围进行C20钢筋混凝土硬化,钢筋采用单层φ16@150×
150钢筋网片,混凝土厚度25cm,以满足履带吊机行走要求,并可防止吊车行走引起的地基变形。
三、吊装施工总体部署
3.1吊装总体组织
本工程地下连续墙钢筋笼采用整体加工、双机抬吊、空中回直入槽的施工工艺。
钢筋笼吊装拟选择一台150t履带式起重机为主吊,一台70t履带式起重机为副吊,钢筋笼起吊点横向设3点、纵向设4点共计12个吊点,主吊分别司吊笼顶(上部)6点,副吊司吊笼底(下部)6点。
起吊时先主吊起吊钢筋笼顶部,同时副吊起吊钢筋笼下部,使钢筋笼缓慢离开加工平台,通过调整主、副吊提升的速度及位置来改变钢筋笼的角度并逐步使其垂直,然后拆除副吊索具并移开副吊,用主吊将钢筋笼移到槽段边缘,对准槽口缓慢下放到设计标高后固定在导墙上,最后卸掉主吊索具。
3.2吊装组织管理架构
选派有过类似本工程结构形式的具有丰富施工经验的项目管理人员对连续墙钢筋笼吊装工程进行施工技术管理,以项目部生产负责人为第一责任人进行现场的全面安全技术管理。
根据大树营站施工组织情况,现场成立一个吊装安全技术组织机构,负责连续墙钢筋笼吊装施工,主要管理人员见表3.01。
表3.01起重吊装管理人员表
吊装工程总指挥
张承黔
现场安全总监
陈建
专业技术员
牛斌
周汉斌
专职安全员
王英辉
质检工程师
任玉龙
3.3劳动力投入计划
为保证安全、优质、快速的实施本工程任务,选派技术水平精湛、专业化程度高、安装经验丰富的作业人员,从事吊装作业。
吊装及安装人员所在单位具有相应吊装资质,参加吊装施工人员经过培训教育并考核合格。
主要劳动力投入计划见表3.02。
表3.02劳动力计划表
3.4机具设备投入
拟投入吊装机械设备见表3.03。
表3.03机械设备配置表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
履带吊
150t
台
配100t吊钩
2
70t
配65t吊钩
3
钢丝绳
φ43mm
根
单根长度2.2m
4
φ36.5mm
5
6
单根长度18.2m
单根长度8.2m
卸扣
35t
个
钢筋笼吊装
30t
7
20t
12
8
16t
9
对讲机
吊装指挥用
4、连续墙钢筋笼吊装方案
4.1连续墙钢筋笼自重及重心计算
⑴.钢筋笼重量
经计算,本工程单幅最重钢筋笼为Ⅱ型6.0m幅(双侧工字钢接头)钢筋笼,单幅最大重量G=36.394≈36.4t。
⑵.钢筋笼重心
i=∑M/∑G
式中:
i—钢筋笼重心至笼顶或侧边距离(m)
∑M—钢筋笼总弯矩(Kg.m)
∑G—钢筋笼总重量(Kg)
钢筋笼重心在第Ⅲ象限中计算并取值,本次计算Ⅰ型6.5m(双侧工字钢接头)、Ⅱ型6.0m(双侧工字钢接头)两种规格,见表4.01。
表4.01钢筋笼重心计算表
钢筋笼规格
G
(kg)
M(Kg.m)
i(m)
备注
竖向
横向
Ⅰ型6.5m双侧工字钢
34725.57
-545090.43
112658.1
-15.697
3.244
Ⅱ型6.0m双侧工字钢
36394.63
-607190.32
109083.9
-16.684
2.997
通过计算可知,Ⅱ型6.0m双侧工字钢钢筋笼重量最大:
约36.4t,其重心基本位于钢筋笼中心位置,故取Ⅱ型6.0m双侧工字钢钢筋笼吊装为研究对象,进行吊装方案说明及吊装安全性验算。
4.2连续墙吊装方法
连续墙钢筋笼吊放采用双机抬吊,空中回直。
由于连续墙钢筋笼自重达36.4t,现场以150t履带吊作为主吊,一台70t履带吊机作副吊机。
起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合,保证起吊平衡。
钢筋笼吊放具体分八步走:
第一步:
指挥150t、70t两吊机转移到起吊位置,起重工分别安装吊点的卸甲;
第二步:
检查两吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后,开始同时平吊,见图4-01;
图4-01双机抬吊钢筋笼示意图
第三步:
钢筋笼吊至离地面0.3m~0.5m后,应检查下部钢筋笼是否平稳,然后150t吊机起钩,根据下部钢筋笼尾部距地面的距离,随时指挥副机配合起钩,见图4-02;
图4-02双机抬吊钢筋笼示意图
第四步:
下部钢筋笼吊起后,150t吊机向左(或向右)侧旋转、70t吊机顺转至合适位置,让下部钢筋笼垂直于地面,见图4-03;
图4-03双机抬吊钢筋笼示意图
第五步:
指挥起重工指挥卸除下部钢筋笼上70t吊机的起吊点卸甲,然后远离起吊作业范围;
第六步:
指挥150t吊机行走至连续墙槽位附近,吊机行走应平稳,下部钢筋笼上应拉牵引绳,定位、吊放钢筋笼入槽;
第七步:
钢筋笼下放至主吊点附近,插入梢棒临时支撑钢筋笼,将主吊吊点切换至笼顶吊筋;
第八步:
钢筋笼整体下放到位后抄平,钢筋笼下放过程结束,进行下一道工序。
4.3连续墙钢筋笼吊点设置
4.3.1钢筋笼横向吊点设置
钢筋笼横向吊点设置考虑三点吊装,设连续墙横向长度为L,连续墙自身均布荷载为q,三个吊点位置分别为A、B、C,其计算简图如图4-04所示。
图4-04三点起吊计算示意图
由工程力学知识知道,三点支承结构属一次超静定结构,去掉中间的支承联系,由X1代替中间支承所受到的力NB,将超静定结构转化为静定结构,B点的变形协调条件是竖向位移等于零,由力法方程知识知道:
δ11X1+Δ1P=0---------------------------------------------
(1)
其中:
δ11=∫(M12/EI)dx=(L-2a)3/(48EI)----------------------------
(2)
Δ1P=∫(MPM1/EI)dx
=qa2(L-2a)2/(16EI)-5q(L-2a)4/(384EI)-------------------------(3)
将
(2)、(3)代入
(1)解得:
X1=(5L2/8-a2/2-5aL/2)q---------------------------------------(4)
由于结构对称受力,所以
NA=NC=(qL-X1)/2
=q(3L2/8+aL/2+a2/2)/(L-2a)/2
令Z=(3L2/8+aL/2+a2/2)/(L-2a)-------------------------------(5)
则NA=NC=qZ/2-------------------------------------------------(6)
实际吊装过程中,考虑三个吊点的吊绳张力(拉力)相等,则吊点(支点)位置合理,即NA=NB
由于NB=X1,所以NA=X1
联立(4)、(6),解得a=0.153L
即连续墙钢筋笼横向吊点布置为:
0.153L、0.347L、0.347L、0.153L(L为连续墙宽度),考虑到后续扁担长度对主吊把杆影响,如图4-05所示:
图4-05连续墙钢筋笼横向吊点设置图
4.3.2钢筋笼纵向吊点设置(弯矩错误)
连续墙最长长度为33.4m,重心位于笼顶下16.7m处,基本位于钢筋笼中心线位置,吊点布置主要均布在重心两侧。
纵向按设置四个吊点考虑,根据弯矩平衡定律,正负弯矩相等时,其所受弯矩变形最小,计算简图如图4-06所示:
图4-06四点支承简支梁体弯矩图
由+M=-M
其中:
+M=1/2qL12q—均布载荷
-M=1/8qL22-1/2qL12M—弯矩
故:
L2=2
L1
又:
2L1+3L2=33.4
解得:
L1=3.19,L2=9.02
因此,B、C、D、E四点分别距笼顶3.19m、12.21m、21.23m、30.25m起吊时弯矩最小。
实际吊装过程中B、C中心是主吊位置,D、E中心为副吊位置。
根据实际吊装经验,考虑到连续墙钢筋笼吊装过程中转体需要,B点通常设置于连续墙顶。
因此,将B点向A点移动至墙顶位置,其它各点位置调整如图4-07:
图4-07连续墙钢筋笼纵向吊点设置
4.3.3转角幅吊点设置
“L”型槽段横向吊点布置按照以下步骤进行计算设置:
根据钢筋笼断面形式和尺寸计算出钢筋笼横向重心位置。
“L”型钢筋笼横断面计算模型可分为钢筋笼A部分和钢筋笼B部分,见图4-08。
图中:
(x1,y1)和(x2,y2)分别是A部分和B部分的重心坐标,(x0,y0)是钢筋笼的重心坐标。
假设:
钢筋笼横断面质量均匀分布在钢筋笼横断面S内,设“L”型两边长分别为a、c,钢筋笼厚为b。
图4-08连续墙钢筋笼重心计算示意图
钢筋笼横断面总面积为S,A部分面积为
,B部分面积为
;
首先计算出钢筋笼横断面对X轴、Y轴的静矩:
则钢筋笼横断面重心为:
计算钢筋笼横断面对形心轴x1、y1的惯性矩
、
与惯性积
计算横断面形心主轴方向X2O2Y2。
第四步,对异形钢筋笼采用横向两点起吊时,根据图4-09并结合结构的力学平衡原理可知:
①钢筋笼横断面重心应位于吊点之间;
②吊点外钢筋笼部分对吊点最大弯矩应尽量左右相等(图中,A部分对吊点1的最大弯矩应与B部分对吊点2的最大弯矩应尽量相等);
③钢筋笼横向最大正弯矩与最大负弯矩应尽量相等(前提:
钢筋笼刚度满足变形要求);
根据以上原则,应有:
根据以上计算和原则可确定吊点位置。
图4-09“L”型钢筋笼重心示意
4.4钢筋笼吊点加固
4.4.1标准幅槽段钢筋笼加固
每幅钢筋笼各水平吊点均设置在主筋上,对于标准幅槽段,连续墙钢筋笼每个吊点采用1根“U”型φ28圆钢与连续墙主筋焊接,相应位置的连续墙主筋及横向钢筋采用φ28圆钢加强;
连续墙槽口段设4根φ22圆钢,在连续墙垂直就位后做吊放主筋,连续墙钢筋笼加固见图4-10。
图4-10连续墙钢筋笼吊点加固示意图
4.4.2转角幅槽段钢筋笼加固
由于转角幅钢筋笼横向吊点与平笼布置有区别,对拐角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架、吊点及剪刀撑之外,另要增设钢筋笼内侧斜撑杆和外侧斜撑进行加强,以防钢筋笼在空中翻转角度时发生变形,钢筋笼加固见图4-11。
图4-11L型钢筋笼吊装加固示意图
4.4主、副吊确定
4.4.1主吊起重高度确定
车站33.4m深800mm厚连续墙,钢筋笼完全由主吊吊起时,起重高度为以下几项相加,见图4-12:
图4-12吊机起重高度示意图
H=b+h1+h2+h3+h4;
①吊机吊钩(100t吊钩):
b=1.87m;
②吊钩至扁担距离(吊点距离按3m计,钢丝绳角度以45°
计算,扁担高度取1.0m):
h1=3/2×
tan45°
+1.0=2.5m;
③扁担至钢筋笼吊点长度(钢丝绳角度以50°
计算):
h2=[5.025/cos50°
×
2-(0.8+10.05)]/2=2.39m;
④钢筋笼长度(以最长的钢筋笼计算):
h3=33.4m;
⑤钢筋笼吊离地面高度:
h4=0.5m
故起重高度为:
H=33.4m+2.39m+2.5m+1.87m+0.5m=40.66m
吊机摆臂按75°
考虑,则吊机臂长:
L=40.66÷
sin75°
=42.1m
主吊采用QUY150履带起重机,臂长取46m,回转半径为10m时,提升高度为46×
=44.4m>
42.1m,最大起重量为61t>
36.4t,满足施工要求。
4.4.2主吊带载行走确定
履带吊机带载行走时,其荷载不得超过允许荷载的70%,即36.4t÷
0.7=52t。
采用QUY150履带吊,把臂长取46m,工作半径取10m,主臂仰角75°
,最大起重重量为61t>
52t,满足吊车行走要求。
QUY150型起重机主臂工况荷载表见4.02。
4.4.3副吊起重确定
副吊采用QUY70履带吊,主臂长取18m,回转半径为6m时,最大起重量为39.3t>
29.12t(按钢筋笼80%重量计),能够满足施工要求。
QUY70型起重机主臂工况荷载表见4.03。
表4.02QUY150型起重臂主臂工况荷载表
幅度
臂长(m)
(m)
19
22
25
28
31
34
37
40
43
46
150
140
130
117
449
118
110
106
96
99
95.5
94
91
88.6
86.8
84
82.5
80.7
80.5
79
77
75.8
74
72
69.4
10
71
69.2
69.1
69
68
66.6
64.6
64.4
64.2
61
55
54.3
54.6
54.4
54.2
54
53.8
51
49.8
14
45
44.6
44.4
44.2
44
43.8
43.6
42.9
42
16
38
38.8
36.8
36.6
36.4
36.2
35.8
35.6
表4.03QUY70型起重臂主臂工况荷载表
主臂长(m)
15
18
21
24
27
30
33
幅度(m)
╲倍率
3.8
70
65
58.5/4.1
51.2/4.6
53.6
52.3
44.2/5.2
37/5.7
40.5
40.1
39.3
38.5
37.7
36.9
34/6.2
30.4/6.7
32.1
32
31.8
31.2
30.6
30.1
29.5
28.9
26.6
26.5
26.4
26.2
25.8
25.3
24.8
24.3
22.6
22.5
22.4
22.3
22.2
21.8
21.4
19.7
19.5
19.4
19.3
19.2
19.1
18.7
18.4
11
15.4
15.3
15.1
14.9
14.8
14.6
12.6
12.5
12.4
12.2
12.1
11.9
4.5吊装钢丝绳确定
4.5.1主吊扁担上挂钩下钢丝绳确定
连续墙钢筋笼单幅最大重量为36.4t,扁担及索具自重按2.5t计,主吊钢丝绳受力按钢筋笼完全被主吊吊起时确定。
主吊扁担上共设置2根钢丝绳与吊机吊钩相连,钢丝绳与扁担夹角为45°
,则单根钢丝绳最大受力为:
F=(36.4+2.5)/2/sin45°
=27.5t,
钢丝绳采用6×
37+1,由《起重吊装常用数据手册》查得,钢丝绳采用2根直径43mm双拼,其额定拉力:
T=21.6×
2=43.2t>
27.5t,满足要求。
4.5.2主吊扁担下挂钢丝绳确定
主吊扁担下钢丝绳同样在钢筋笼被主吊完全吊起时,受力最大,其最大受力为:
F=36.4/6/sin50°
=7.9t,
37+1,直径36.5mm,其额定拉力:
T=15.61t>
7.9t,满足要求。
4.5.3副吊扁担上挂钩下钢丝绳确定
副吊起重按钢筋笼最大自重的80%(75)计算,即:
36.4×
80%=29.12t,扁担及索具自重按2.5t计,副吊扁担上共设置2根钢丝绳与吊机吊钩相连,钢丝绳与扁担夹角为45°
F=(29.12+2.5)/2/sin45°
=22.4t,
37+1,由《起重吊装常用数据手册》查得,钢丝绳采用2根直径36.5mm双拼,其额定拉力:
T=15.61×
2=31.22t>
22.4t,满足要求。
4.5.4副吊扁担下钢丝绳确定
副吊起重按钢筋笼最大自重的80%计算,即:
80%=29.12t,扁担下设6根钢丝绳,则单根钢丝绳受力为:
F=29.12/6/sin50°
=6.34t
6.34t,满足要求。
钢丝绳数据如下表4.04:
表4.04钢丝绳数据表
钢丝绳型号(mm)
型号
K
额定t
52
6×
37+1
31.1
47.5
26.1
21.6
39
15.61
36.5
34.5
13.83
32.5
12.15
9.56
8.24
六、吊装验算
6.1主、副吊机验算
钢筋笼平吊时,主吊通过主吊扁担,共设置6个吊点与钢筋笼上,副吊通过副吊扁担共设置6个吊点于钢筋笼上,钢筋笼受力简图如图6-01所示:
图6-01连续墙钢筋笼纵向吊点设置
A点受力平衡条件下,其正、负弯矩相等,即:
T1sin50°
0.8+T1sin50°
11.3+T2sin50°
20.3+T2sin50°
30.8=36.4×
16.7------------------------------------①
2T1sin50°
+2T2sin50°
=36.4---------------------------------②
解①、②两式可得:
T1=8t,T2=7.88t
固主、副吊机双机抬吊时受力分别为:
T主=2T1×
sin50°
=12.26t,
T副=2T2×
=12.07t,
双机抬吊时,扁担及料索具总重N索具按2.5t计,Q吊重=12.26t,双机抬吊安全系数K=0.8,则:
由T主容×
0.8=N索具+Q吊重可得:
T主容=(2.5t+12.26t)/0.8=18.45t<61t,故主吊机采用QUY150履带起重机时满足要求;
由T副容×
T副容=(2.5t+12.07t)/0.8=18.21t<39.3t,副吊机满足要求。
6.2钢丝绳强度验算
6.2.1主吊扁担上挂钩下钢丝绳验算
钢丝绳采用2根直径43mm双拼,其钢丝破断拉力总和为Fg=1330KN,安全系数K取6,荷载动力系数α取1.3;
则单根钢丝绳容许用拉力:
[Fg]=Fg/K×
α=1330/6/1.3=170.5KN
钢丝绳在钢筋笼竖立起来时受力最大,其最大吊重为:
G=N索具+Q吊重=2.5t+36.4t=38.9t
单根钢丝绳受力:
P=38.9×
10/2/sin45°
/2=137.5KN<170.5KN
钢丝绳采用直径43mm钢丝绳双拼满足要求。
故主吊扁担上挂钩下钢丝绳采用直径43mm钢丝绳双拼。
6.2.2主扁担
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