龙门吊计算书

计 算 书

目 录

第1章 计算书 .......................................................................................................................................................... 1

1.1 龙门吊轨道基础、车挡设计验算 ............................................................................... 1

1.1.1 龙门吊走行轨钢轨型号选择计算 .................................................................... 1 1.1.2 龙门吊轨道基础承载力验算 ............................................................................ 2 1.1.3 龙门吊轨道基础地基承载力验算 .................................................................... 2 1.2 吊装设备及吊具验算 ................................................................................................... 3

1.2.1 汽车吊选型思路 ................................................................................................ 3 1.2.2 汽车吊负荷计算 ................................................................................................ 4 1.2.3 汽车吊选型 ........................................................................................................ 4 1.2.4 钢丝绳选择校核 ................................................................................................ 5 1.2.5 卸扣的选择校核 ................................................................................................ 5 1.2.6 绳卡的选择校核 ................................................................................................ 6 1.3 汽车吊抗倾覆验算 ....................................................................................................... 7 1.4 地基承载力验算 ........................................................................................................... 7

第1章 计算书

1.1 龙门吊轨道基础、车挡设计验算

MG85-39-11龙门吊，龙门吊跨径改装修整为37m，每台最大起吊能力为85T。上纵梁为三角桁架，整机运行速度6m/min，小车运行速度5m/min，整机重量60T。1#梁场最大梁重137T，设置两台MG85龙门吊，最大起吊能力170T，可以满足使用要求。

本方案地基基础梁总计受力：

M=137+60×2=257T F=M*g=257T×9.8N/kg=2519kN

2台龙门吊共计有8个支点，则每个支点受力：

P=F/8=315kN

85T满负荷运转（吊装170T）时，

Pmax=（85+60）T×9.8N/kg/4=355kN。

1.1.1 龙门吊走行轨钢轨型号选择计算

确定龙门吊走行轨上的钢轨，计算方式有两种，二者取较大值： 方式一：

根据《路桥施工计算手册》计算：

g1=2P+v/8=2×315+（6×60/1000/8）=630kN/m

方式二：

根据《吊车轨道联结及车挡(适用于混凝土结构)》中“总说明4.3公式（1）”计算：

Pd=1.05×1.4×1.15×315=533kN/m；

满负荷运转时：

g1max=2×355+（20×60/1000/8）=710kN/m；

Pdmax=1.05×1.4×1.15×355=600kN。

每种工况下，二者取较大值。所以本方案中钢轨最小理论重量应为63kg/m，满负荷运转时钢轨最小理论重量为71kg/m。起重机生产厂家推荐使用P43钢轨，经查《GB2585-2007铁路用热轧钢轨》“表A.1钢轨计算数据”得到：P43的理论米重量为44.65kg/m，小于QU100的理论重量，综合考虑钢轨专业性用途、今后的周转使用及安全性能指标，我们认为龙门吊制造厂家的意见不利于该龙门吊今后的周转使用，不予采纳。

1

考虑到龙门吊周转使用，按照满负荷运转时配备基础梁走形轨理论重量≥71kg/m，根据《起重机用钢轨YBT5055-2014》表3，选用QU100，理论重量为88.96kg/m。 1.1.2 龙门吊轨道基础承载力验算

本方案采用C30钢筋混凝土基础，C30抗压强度14.3N/mm2，QU100钢轨高度为150mm，底面宽度a=150mm，龙门吊单侧支腿接触点之间的距离为6.8m，钢轨受到集中荷载时，扩散角为45度，则轨道底面对轨道基础的受力为300mm×6980mm的均布荷载。

F=315kN×2+80.05kg/m×6.8m×10N/kg/1000=635kN P=F/A=635×1000/（300×6980）=0.30N/mm2

P<14.3N/mm2

故条形基础的结构形式满足龙门吊的使用要求。 1.1.3 龙门吊轨道基础地基承载力验算

预制梁场建立在已压实成型的路床上，实测地基承载力为110KPa。 （1）荷载：

2

其中钢筋混凝土基础梁密度取2.6T/m3（含配筋）。

F=315kN×2+80.05kg/m×6.8m×10N/kg/1000+2.6T/m3×（0.1×0.08×6.8）×10=636kN （2）每侧支点轨道基础地基受力集中面积：A=1×（6.8+0.8）=7.6m2。 （3）轴心荷载作用下地基承载力验算： a：本方案复核：pk=636/7.6=83.68kPa满足《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011第5.2.2条规定。 b：按照满负荷运转时复核:pk=716/7.6=94kPa汽车吊选用2台KATO NK-400E，吊车工作半径6.4m，两片主梁分别整体吊装；吊装钢丝绳选用6x37S+FC-φ28，双支吊索起吊；卸扣选择美标G2130-25-1-3/4\"；绳卡选用U型绳卡，绳卡螺栓直径为20mm，每处固结钢丝绳的绳卡个数为5个，绳卡间距180mm。 1.2.1 汽车吊选型思路

（1）首先要勘察吊装现场，根据现场实际情况首先确定吊装线路，然后根据线路可以确定吊车臂的工作半径R，最后根据吊装的吨位查起重机性能表即可以确定吊车。

（2）起重半径R无要求时根据起重量Q及起重高度H，查阅起重机性能曲线或性能表，来选择起重机型号和起重机臂长L，并可查得在选择的起重量和起重高度下相应的起重半径，即为起吊该构件时的最大起重半径，同时可作为确定吊装该构件时起重机开行路线及停机点的依据。

（3）起重半径R有要求时根据起重量Q、起重高度H及起重半径R三个参数查阅起重机性能曲线或性能表，来选择起重机型号和起重机臂长L,并确定吊装该构件时的起重半径，作为确定吊装该构件时起重机开行路线及停机点的依据。

（4）最小臂长Lmin有要求时根据起重量Q及起重高度H初步选定起重机型号，并根据由数解法或图解法所求得的最小起重臂长的理论值Lmin，查起重机性能曲线或性能表，从规定的几种臂长中选择一种臂长L＞Lmin，即为吊装构件时所选的起重臂长度。

根据实际选用的起重臂长L及相应的α值，可求出起重半径，然后按R和L查起重机性能曲线或性能表，复核起重量Q及起重高度H，如能满足要求，即可按R值确定起重机吊装构件时的停机位置。

3

1.2.2 汽车吊负荷计算

龙门架抬吊部分总重量G=单片主梁重量+支腿总承重量×2≈30T，两台汽车吊抬吊，则每台汽车吊承担的重量G1=G/2=15T，如图所示：间距分别为10.8m、15.4m、10.8m。

37000

1.2.3 汽车吊选型

汽车吊的起吊高度H≥h1+h2+h3+h4，起重臂长度L≥H/sinθ，θ为起重臂仰角，一般取值70～77°，本工程取值70°。

根据上述方案，龙门吊支腿安装高度h1=11m，龙门吊主梁安装悬停过程中主梁距离支腿

4

顶面高度h2=0.20m，主梁上绑扎点至主梁吊起后底面的距离h3=2.58m，主梁顶面至吊车吊钩高度h4=1.5m，

则汽车吊的起吊高度H≥11+0.2+2.58+1.5=15.28m，起重臂长度L≥15.28/sin70≥16.3m。 汽车吊工作半径取值6.4m，综合考虑吊车臂长、起重量，选定两台40T的吊车KATO NK-400E。

汽车吊起重性能复核：

吊车1工况为：臂长16.5m，工作半径6.4m，额定起重量20T，则吊车A负荷率为15/20=75%<80%,，满足双机抬吊要求的单机负荷率小于80%的要求。

吊车2工况为：臂长16.5m，工作半径6.4m，额定起重量20T，则吊车A负荷率为15/20=75%<80%,，满足双机抬吊要求的单机负荷率小于80%的要求。

所以，两台KATO NK-400E满足起吊重量要求。 1.2.4 钢丝绳选择校核

龙门架主梁抬吊选用6×37S+FC-φ28--1670，吊点选择在主梁端部，双支吊索起吊，如上图所示。

钢丝绳拉力计算：

本吊装方案中，钢丝绳在竖直方向两条吊索之间方向夹角β： β=arcsin(1.4/2/4.2)=9.59°，

则钢丝绳与主梁水平夹角为α=90-β=80.41°，

所以每根钢丝绳的拉力为N=1.2×82/2/sin（80.41）=49.90kN，

因此，查《GB8918-2006重要用途钢丝绳》表11得到：钢丝绳选用6×37S+FC-φ28，钢丝绳破断拉力为432kN，对应43.2T。

钢丝绳实际安全系数复核：

钢丝绳实际安全系数为432/49.9=8.668>6，满足6倍的安全系数要求。 1.2.5 卸扣的选择校核

选用G2130，工作荷载25T，公称直径1-3/4\"即44.45mm，卸扣销轴螺栓直径51mm。 吊装质量最大支撑时拉力N=49.90KN，卸扣的安全系数取值为4，则卸扣的极限工作荷载为4.99×4=20T，选用弓形卸扣。查《GBT/T25854-2010一般起重用D形和弓形锻造卸扣》表2选用的弓形卸扣型号为：GBT/T25854-4-BX20，且要求公称直径d≤71cm，卸扣销轴螺栓直径D≤80mm。

5

由于目前国标卸扣都是采用45号钢锻造而成，国标卸扣重量重、体积大，国标规定的卸扣尺寸仅有最大值或最小值，导致各厂家生产尺寸不统一，难以掌握卸扣实体质量，所以目前国内使用较多的为美式卸扣。美式卸扣拥有体积小，拉力大、尺寸规范的特点。常用标准有：弓型卸扣—G209、G2130（带保险），D型卸扣—G210、G2150（带保险）。按种类可分为G209(BW)，G210(DW)，G2130(BX)，G2150(DX)。按型式可分为弓型(欧米茄形)弓型带母卸扣和D型(U型或直型)D型带母卸扣。安全系数有4倍、5倍、6倍，甚至8倍。按照“附录美标高强弓形卸扣-G2130尺寸参数表（弓型带螺母1/3-150T）”选用G2130，工作荷载25T，公称直径1-3/4\"即44.45mm，卸扣销轴螺栓直径51mm。

最终卸扣选择美标G2130-25-1-3/4\"。 卸扣的校核：

（1）尺寸校核（相对于国标）：

公称直径d=1-3/4\"=44.45mm≤71cm，卸扣销轴螺栓直径B=51mm≤80mm，满足规范要求。

（2）安全系数：卸扣安全荷重Qb=40×51×51=104040N=104.04kN，卸扣的安全系数为104.04/49.90=2.08，另外，卸扣自身安全系数为4～6倍，所以，卸扣的极限安全系数为2.08×（4～6）=8.32～12.48，所以该型号卸扣的安全性满足要求。 1.2.6 绳卡的选择校核

选用马鞍式绳卡，即U型绳卡，根据钢丝绳直径来选绳卡，卡头的大小要适合钢丝绳的粗细，U形环的内侧净距要比钢丝绳直径大1～3mm。

与钢丝绳直径φ28配套U型绳卡螺栓直径为20mm，每处固结钢丝绳的绳卡个数为5个，绳卡间距180mm。查《GB/T5976-2006钢丝绳夹》表1（见附件）得到螺栓直径为22mm，所以最终选择螺栓直径为22mm。

校核：查《路桥施工计算手册》表15-16公式15-11得到：U型绳卡个数n1=1.667×49.9/2/34.3=1.2，查表5-19数值为5，安全系数5/1.2=4。

所以每处固结钢丝绳的索绳卡个数为5个、绳卡间距180mm符合要求，此时可以承受的荷载为5×34.3×2/1.667=205.8kN，对应20.5T。

6

1.3 汽车吊抗倾覆验算

因为按照《GB50009-2012建筑结构荷载规范》表E.5中“阜阳市百年一遇最大风压”不需考虑，所以应根据《GB3811-2008起重机设计规范》表9-1进行汽车吊抗倾覆验算，按照最不利情况（最大运行速度大于0.4m/s）。

作用荷载：P1=1.5PQ，P2=0.1F。

式中PQ-龙门吊主梁重量，考虑双机抬吊，取值12T；F-主臂重量G或副臂重量g换算到主臂头部或副臂头部的载荷，取值8T。

本方案中，汽车吊自重G=37.9T，每台汽车吊分担最大主梁重量Q=24T/2=12T，龙门吊支腿安装高度h1=11m，龙门吊主梁安装悬停过程中主梁距离支腿顶面高度h2=0.20m，主梁上绑扎点至主梁吊起后底面的距离h3=2.58m，主梁顶面至吊车吊钩高度h4=1.5m。

ΣM=1×37900×3.0-1.5×12000×(8-3.0)-1.7×0.1×8000=22340>0 所以，汽车吊稳定性满足要求。 1.4 地基承载力验算

预制梁场建立在已压实成型路床上，实测地基承载力为σa路基=110kPa。汽车吊支腿下钢板直径30cm，使用40×20cm马尾松作为垫木。查《路桥施工计算手册》“附表3-39木材容许应力和弹性模量”马尾松得到：马尾松抗压应力σa垫木=12.0MPa=12000kPa。

由“起重机受力分析简图”得到二元一次方程组如下： （1）N1+N2=G+P1

（2）N2×(a+a)=G×a+P1×(R-a）

即（1）N1+N2=（37900+1.1×15000）×10 (2)N2×6.0=（37900×3.0+1.1×15000×(8-3.0)）×10 解方程组（1）、（2）得到：N1=217kN，N2=327kN。 所以Max(N1,N2)=327kN，以此为据进行地基承载力验算。

两个支腿受压327kN，每个支腿压应力σ1=327/0.2/0.2=8175KPa＜σa垫木，所以，使用马

7

尾松垫木满足支腿压力要求。

对地面的压应力σ2=327/（4*0.4*6.6）+0.4*0.2*6.6*0.44*10/（0.4*6.6）=31+0.88=32KPa＜σa路基110KPa，所以地基承载力满足要求。

8