利用300T吊车架设复杂地形条件T梁支腿稳定性检算

张海波

T-beam Leg Stability Inspection under Complex Terrain Conditions by Using 300T Crane

摘要：在铁路桥梁施工中，由于拆迁、铺架条件、连续梁施工等各种因素限制，架梁经常要采用汽车吊进行，汽车吊架梁可以根据墩身完成情况随时组织。本文根据施工中发生的实际工程案例，介绍复杂地形条件下需要进行的各种安全检算，以及通过检算得出的一些经验方法，为以后吊装施工提供相应的借鉴。

Abstract： In the construction of railway bridges， due to various factors such as the demolition， the condition of the racks and the construction of continuous beams， the car crane is often used for overhead cranes. The car hanger beams can be organized at any time according to the completion status of the pier body. Based on the actual engineering cases that occurred during the construction， this article introduces various safety inspections that need to be carried out under complex terrain conditions， and obtains some empirical methods through the calculations， to provide corresponding reference for future hoisting construction.

关键词：300T吊车；承载力；土坡稳定分析；剪切破坏

Key words： 300T crane；bearing capacity；stability analysis of soil slope；shear failure

中图分类号：U469.6+4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0157-03

0 引言

在铁路桥梁施工中，由于拆迁、铺架条件、连续梁施工等各种因素限制，架梁经常要采用汽车吊进行，汽车吊架梁可以根据墩身完成情况随时组织。本文根据施工中发生的实际工程案例，介绍复杂地形条件下需要进行的各种安全检算，以及通过检算得出的一些经验方法，为以后吊装施工提供相应的借鉴。

1 工程概况

石太动车右线特大桥架梁采用两台徐工300T汽车吊进行。单纯从架梁本身讲此次架梁施工较为普通，但由于该桥位置特殊，桥东侧为中铁二十五局太中银双线特大桥，该桥正处于施工阶段，在我架梁区段，存在有较多的泥浆池和承台基坑。西侧为面粉厂厂区，采用围墙封闭，不具备吊车及运梁车摆放位置（具体位置见图1-图3）。架梁时吊车、梁车需摆放在桥东侧，与太中银双线特大桥之间。其中在进行石太动车右线特大桥第九跨架梁吊车摆放时吊车有一支点C距离二十五局承台基坑只有2.5m（支腿中心至基坑边）。这样就造成汽车吊在架设T梁过程中，支腿下部的土体受压，发生滑动剪切破坏，因此，在施工操作开始前，需要对支腿下部的土体进行稳定性分析和计算。

2 吊车支腿承载力计算

2.1 吊装参数

本次吊装工程采用两台徐工QAY300T吊车进行。

整车质量（P1）：79.68t；配重质量（P2）：98.2t；

支腿纵向距离（B）：8.7m；支腿横向距离（L）：9.2m；

支腿下垫钢板：2m*2.5m*0.05m；

T梁重（边梁Q）：139t。

2.2 计算支腿反力

为保证起重机在吊装过程中有足够大的稳定性，防止因为支腿下沉，造成吊车倾覆，这项指标也是在吊车设计制造中的重要指标之一。当前，世界范围内对起重吊装机械在抗倾覆的检算方法主要有以下三种方式，分别为稳定系数法、力矩法和临界倾覆载荷标定额定起重量。

其中，抗倾覆力矩法是国内机械设计制造相關单位目前所采用的最广泛的方法，世界上其他发达国家也大量采用。

在工程检算时只要计算出吊车支腿处对地面压应力（最不利条件），而地面又有足够的支撑力，则可满足吊车稳定性要求。

a为吊臂仰角，按最小仰角68°计算（吊车伸臂高度25m，吊装半径为10m，计算仰角为68°）。

M为吊装力矩，M=Q*R，吊装半径按最大10m计算

2.3 支腿处地基承载力相关检算方法

在检算前，建立检算模型，将支腿下部支撑范围内的土体设计成半平面弹性无限体，而后按照模型方式计算该处的荷载情况：

支腿下垫钢板面积S：S=2*2.5=5m2

支腿荷载T：T=1118.29kN

钢板下局部产生压应力ó：ó=T/S=223.6kPa

吊车摆放位置预先经过碾压处理，经试验部门轻型触探检测现场承载力为〔ó允〕=300kPa

ó≤〔ó允〕支腿下土体地基承载力满足要求，检算通过。

3 支腿C下土坡稳定性分析

支腿下部土坡滑动失稳的有以下两种原因原因，一是通过外界对其施加的各种影响力的作用，破坏了原有的应力平衡状态；二是土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。土坡的稳定安全度是用稳定安全系数K表示的，他是指土坡体的抗下滑力与土坡的下滑力的比值。

本例中由于C支点与路堑（基坑上沿）顶线的净距只有1.25m，且路堑高度较高（6m），路堑边坡较徒，在吊装施工时，C支点下的土体可能会沿某一破裂面发生剪切破坏，破裂角度为ai，由于黄土被剪切破坏时，其破裂面基本上呈直线平面，因此本检算物理模型采用直线破裂面模型。

C支点下路堑土坡稳定的检算内容是：计算不同破裂面的稳定系数以求出最不利稳定系数Kmin，如果Kmin≥[K允许]则检算通过，否则该施工方案存在严重的安全隐患。

3.1 相关计算参数

3.1.1 土体的内磨擦角取？准=24°，土壤的容重取r=17kN/m3。

综合考虑本区域土质的粘聚性，土壤的粘聚系数取C=50kPa。

3.1.2 C支点荷载作用于支腿垫板上，则垫板沿X轴方向的荷载分布为：

P每延米=112t÷2.0m=56t/m

3.1.3 土坡体的下滑力为：T=W×sinai

土坡体的抗下滑力为：

破裂面稳定系数为：K=T`/T

ai为破裂面与水平面的夹角；L为每延米破裂土体的破裂面长度。

W为每延米破裂土体的自重或每延米破裂土体的自重与C支点沿X轴方向的每延米荷载之和。即：

W=W每延米破裂土体的自重或W=W每延米破裂土体的自重+P每延米

3.2 关于C支点下路堑土坡稳定性的检算

通过计算，支腿下部支撑范围内破裂面的最不利稳定系数Kmin=KJG=1.21，且KJG≥[K允许]=1.2。检算通过。

4 结束语

在本桥实际吊装作业时，为了保证吊车抗倾覆指标满足要求，即是计算最不利荷载作用下，吊车支腿处地基承载力是否满足要求，如此处地基承载力不满足要求，吊车就此可能造成该处支腿下沉，下沉超过一定限度时，吊车可能发生倾覆。此工程实例同时对边坡稳定性進行分析计算，得出支点下最不利土坡破裂线（即：Kmin线）通常为坡角点至荷载外边界点的联线，在以后工程计算时可直接计算该处不稳定系数，结果如大于此处抗滑稳定安全系数，即满足要求。同样，可利用此处抗滑稳定安全系数去倒求支点距基坑边线距离，可为在各种复杂地形条件下吊车位置提供参考。

参考文献：

[1]起重机设计规范[M].机械工业出版社，2008.

[2]土质学与土力学[M].人民交通出版社，2003.

[3]铁路桥涵地基和基础设计规范[M].铁道出版社，2005.