DBQ4000型塔机轨道基础结构设计技术

2021-06-05杨黎峰

机械管理开发 2021年4期

杨黎峰

（中国电建集团福建工程有限公司，福建福州 350018）

引言

武汉钢铁厂二炼钢易地改造工程需要一台DBQ4000塔式起重机，由于其轨道基础基本上都处于基坑回填土层上，给轨道基础安装带来了困难。为了确保塔吊轨道基础具有足够耐力，根据现场现有的如陈年矿渣、矿粉等，作为回填基坑的石料，经过合理设计及计算，得出能满足要求的轨道基础结构图，从而保证起重机能够安全、稳定运行。

1 计算塔吊重心位置

DBQ4000塔吊主要参数：主臂长69.2 m，主臂最大仰角即最小作业半径Rmin=24.0 m，最大起吊重量Tmax=125.6 t，自重G=705 t，工作时允许最大风压为150 N/m2，非工作时允许最大风压为600 N/m2。

在忽略塔吊吊臂仰角变化的情况下，塔吊整体重心位置是不变的。下面计算这一重心的位置（见图1）。

计算思路：通过塔吊工作临界点进行分析，塔吊最大起吊重量时，考虑其保险系数，可以得到其临界状态。根据经验，其保险系数按k=2.0计。

根据力学分析，可以得到下面计算式：

转换得：

将已知数据代入式（2），计算得：x=5.59 m。

2 塔吊轨道基础设计

本项目选用69.2 m长主臂、30.0 m长副臂的塔式工况，其外形尺寸为12.0 m×12.0 m，底部设置八组滚轮，每组6只，共计48只。

图1 塔吊受力分析简图（单位：mm）

轨道基础铺设宽5 000 mm，长260 m，共铺设2条，如图2所示。以回填土层相对标高-1.5 m上表面为基层，先以600 mm厚块石打底，然后铺设600 mm厚碎石（各铺填层均分两层分别进行碾压铺填到位，其外围与中间空档用带屑矿渣夯填。如图3、下页图4、图5所示。）最后按Δ=600 mm间距铺设标准轨枕。

图2 塔吊轨道基础示意图A（单位：mm）

图3 塔吊轨道基础示意图B

本项目最大起吊量为120 t，副臂最小作业半径为23 m。主钩自重7 t，副钩自重1 t，需要计入起吊重量内。为保险起见，此时按R=Rmin=23.0 m，T=Tmax=135.6 t，进行最不利状态计算。

2.1 最大轮压Ni的计算

代入x=5.59 m、R=Rmin=23.0 m、T=Tmax=135.6 t，计算得：单侧轨道基础承受最大压力N2=6 561.13 kN，则最大轮压Ni=N2/24=273.38 kN。

2.2 轨枕传递施加给碎石层的压力q1的计算

图4 塔吊轨枕受力分析简图

图5 塔吊轨道基础受力分析简图

2.3 碎石层最小铺填厚度h1min与最小铺填宽度B1的计算

600/2 500=0.24＜0.25，碎石层中压力扩散角α=20°，则h1min=（Δ-w）/2tanα=（600-160）/2tan20°）=604.445 mm＞600 mm。

碎石铺填按650 mm厚度设计。

此时，B1=2 500+2h1tanα=2 500+2×650×tan20°=2 973 mm。

2.4 最大轮压经碎石层扩散削弱后传递施加给块石层的最大压力q2的计算

2.5 最大轮压经块石层扩散削弱后传递施加给基层的最大压力q3的计算

600/5 000=0.12＜0.25，块石层中压力扩散角β=20°，则块石层铺填厚度h2=600 mm，块石层铺填宽度B2=5.0 m。

块石层有效宽度B2"=2 973+2h2tanβ=2 973+2×600×tan20°=3 410 mm。

q3=ΣNi/ΣS2=N2/[B2"（12.0+2Δ+2h1tanα+2h2×tanβ）]=6 561.13/[3.41×（12.0+2×0.6+2×0.65×tan 20°+2×0.60×tan 20°]=136.36 kN/m2=136.36 kPa。式中，S2为基层的承压面积。

2.6 最小地耐力q k的计算与验算

理论上，qk=q3=136.36 kPa。实际情况，在-1.500 m处，回填土层地耐力经检测达到180 kPa＞136.36 kPa，满足要求。

2.7 轨道基础设计结果

轨道基础设计为600 mm厚块石+650 mm厚碎石，坡度1∶1。碎石道渣采用大分口青石25～40 mm。块石层宽度5.0 m，碎石层宽度3.8 m。

3 施工要点

轨道基础（道床）铺设前，对回填基层地耐力进行随机取点检测，确保地耐力达到要求。同时，轨道基础（道床）铺设应采用推土机进行作业，人工配合铺平。20 t振动式压路机分层碾压。轨枕与轨道安装交由具有专业资质的施工队伍进行施工。枕木必须摆放整齐，间距正确，钢轨与枕木道钉安装必须牢固有效，道渣填塞捣固密实，线路顺直，以达到设计要求。