高速铁路桥梁MG450型提梁机基础有限元设计计算

王 研

(中铁四局集团有限公司设计研究院，安徽合肥 230022)

高速铁路桥梁MG450型提梁机基础有限元设计计算

王 研

(中铁四局集团有限公司设计研究院，安徽合肥 230022)

MG450型450 t提梁起重机可进行铁路客运专线20 m、24 m、32 m预制双线整孔箱梁的提升和装卸作业，在高速铁路施工中应用范围极广。因提升重量大，常需对基础进行特殊设计。文章根据某工程MG450型提梁机基础设计实例，详细描述了提梁机基础设计计算内容，通过对比分析有限元软件RC设计计算与规范计算结果，验证了计算的正确性，以期对MG450型提梁机基础设计计算提供参考。

铁路桥梁； MG450提梁机； Midas-Civil有限元； 基础设计计算； RC设计

MG450型450 t提梁起重机是为满足铁路客运专线混凝土箱梁提升而专门研制的轮轨式门式起重机，通过二台450 t提梁机联合抬吊作业，可进行铁路客运专线20 m、24 m、32 m预制双线整孔箱梁的提升和装卸作业，在高速铁路施工中应用范围广泛。

因提梁机起重重量大，行走轨道基础需进行特殊设计，在实际施工中，施工单位常结合地质情况根据经验对基础进行施工，造成材料的浪费或使用过程中基础开裂较严重等现象。本文通过某工程实例对MG450型提梁机基础设计计算进行了详细的描述并利用有限元分析软件进行了RC设计复核，验证了计算的正确性。

1 基础数据及截面设计尺寸

本高速铁路桥梁梁场采用型号为MG450型提梁机，额定起重量450 t，单轮最大压力360 kN，详细参数见表1。

表1 提梁机基础数据

根据梁场平面布置，提梁机走形长度为150 m，根据反复试算拟定基础尺寸如表2所示，根据地勘单位提供的地勘文件，地层参数如表3所示。

表2 基础尺寸数据 m

表3 地质资料参数

2 MG450型提梁机基础计算

2.1 桩基承载力计算

提梁机为条形基础，采用一般支承模拟桩对地基梁的支撑，地基梁纵向每间隔2.5 m设一排桩；采用自定义车辆荷载模拟提梁机行走产生的移动荷载。通过MIDAS有限元软件建模计算，支承反力如图1所示。

图1 支承反力(单位:kN)

根据软件计算结果可知，单桩最大支承反力为2 616.5 kN。

根据JTG D63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》及地勘数据计算得需布置桩径1.5 m、桩长25 m的混凝土钻孔灌注桩。

2.2 正截面受弯计算

根据MIDAS基础内力计算结果，提梁机弯矩包络图(荷载的分项系数地基梁自重为1.2，移动荷载为1.4，组合系数都是1.0)如图2所示。

图2 弯矩包络图(单位：kN·m)

地基梁正弯矩最大设计值Mmax=958.5 kN·m

地基梁负弯矩最大设计值Mmax=721.8 kN·m

根据计算结果，Mdu=2422.6 kN·m>Mmax=958.5 kN·m，满足要求。

根据计算结果，Mdu=1557.2 kN·m>Mmax=721.8 KN·m，满足要求。

2.3 斜截面受剪计算

根据MIDAS基础内力计算结果，提梁机剪力包络图(荷载的分项系数地基梁自重为1.2，移动荷载为1.4，组合系数都是1.0)如图3所示。

图3 剪力包络图(单位:kN)

地基梁剪力最大设计值Vmax=2531.3 kN，箍筋采用直径10 mm，单圈6肢的HPB300钢筋，箍筋间距150 mm。

根据JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》可知，混凝土和箍筋共同抗剪能力的公式为：

vcs=1.0×1.0×1.1×0.45×10-3×2500×1237.5

Vcs>Vmax=2531.3kN

故斜截面抗剪满足要求。

2.4 裂缝宽度计算

最大裂缝宽度验算可根据JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》给出的公式进行验算：

0.1687mm<0.2mm

故最大裂缝宽度满足要求。

3 基于Midas-Civil的混凝土RC设计复核

通过规范公式计算出的结论可利用Midas有限元软件进行混凝土RC设计计算，通过弯矩和剪力包络对规范计算结果进行复核，结果如图4、图5所示。

图4 Midas有限软软件校核抗弯包络图(单位：kN·m)

图5 Midas有限软软件校核抗剪包络图(单位:kN·m)

4 结论

通过规范计算和有限元软件复核，可知计算结果真实准确，提梁机基础尺寸和配筋各项受力均满足要求，具有相当的参考价值。基础钢筋混凝土地基梁厚度，可酌情考虑增加，在桩基础与混凝土梁之间需做不小于20 cm的混凝土垫层。如地质条件较好，经承载力计算满足要求后，也可不设置桩基。为保证提梁机安全稳定工作、防止脱轨，轨道安装在基础梁上应牢固准确，加装必要的限位装置。.

[1] 李涛，李洁. 铁路客运专线预应力简支箱450t提梁门吊基础设计计算[J]. 水利水电技术，2014(5)：46-49.

[2] 张书建，冷曦晨，冶子伟，等. 客运专线铁路桥梁梁场提梁机基础设计计算[J]. 北方交通，2006(8)：72-75.

[3] 周仲.某梁体预制厂龙门吊基础设计与验算[J] . 山西建筑，2008(11)：149-151.

[4] JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[5] JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

王研(1987～)，男，硕士研究生，工程师，从事铁路设计工作。

U445.469

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[定稿日期]2017-04-14