(34)--固定式塔式起重机抗倾翻稳定性和基础设计计算.pdf

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1、固定式塔式起重机抗倾翻稳定性和基础设计计算摘要:验算固定式塔式起重机抗倾翻稳定性应对塔机的基本稳定性、动态稳定性、向后倾翻稳定性、安装稳定性等工作状态和暴风侵袭非工作状态进行计算 依据塔机抗倾翻稳定性条件设计混凝土基础，浇筑混凝土基础时应严格按制造单位提供的基础图施工 用该文的计算方法设计的塔机基础能满足固定式塔式起重机的抗倾翻稳定性要求 通过验算固定式塔式起重机不同工况下的抗倾翻稳定性，为塔机基础设计提供了可靠的理论依据关键词:塔式起重机;抗倾翻稳定性;基础设计中图分类号:TH213 3文献标识码:A文章编号:1674 5876(2013)03 0077 04随着矿山开采规模的扩大，大型矿山

2、竖井建设施工常常要使用固定式塔式起重机，固定式塔式起重机基础设计最主要的要求是防止塔机整机倾翻 整机倾翻会造成机毁人亡，会给用户带来巨大的经济损失，是最大的塔机安全事故 设计塔式起重机基础时先应对整机抗倾翻稳定性进行计算，得到最符合稳定条件的混凝土基础的重量，作为设计塔机基础的依据1抗倾翻稳定性计算根据 GB/T13752塔式起重机设计规范 和 GB/T20304塔式起重机稳定性要求 的要求，塔机抗倾翻稳定性验算应对塔机的基本稳定性、动态稳定性、向后倾翻稳定性、安装稳定性等工作状态和暴风侵袭非工作状态进行计算1 塔机倾翻力矩如图 1 所示1 1工作状态下的基本稳定性计算最大起重力矩下塔机向前倾

3、翻的可能性1)自重力矩(包括配重块的作用)塔机空载时相对于塔身中心线向后倾，此时的后倾力矩为 M空，能有利于防止塔机向前倾 自重力矩是塔机相对于前倾翻线向后的保持力矩(如图 1)图 1塔机倾翻力矩Fig 1 Schematic diagram of torqueas tower crane overturning momentM自=M空+(G自+G基)b/2(1)式中，G自:整台塔机的重量;b:地基总宽度;G基:混凝土基础的重量2)静态超载时的起重力矩 在最大起重量对应的最大幅度处，塔机静态超载 25%M起=(1 25QH+G车+G钩)(H b/2)(2)77收稿日期:2013 03 29通信

4、作者:刘松朝(1968 )，男，湖南涟源人，工程师，研究方向:塔式起重机 E mail:liu song chao163 com式中，QH:塔机的最大额定起重量;G车:变幅小车的重量;G钩:吊钩的重量3)稳定判别条件M自 KM起 0(3)式中，K:安全系数2，K=1 6 1 2工作状态下的动态稳定性检测有风动载工作状况塔机向前倾翻的稳定性，按最不利的组合，风载荷作为前倾翻因素，风由平衡臂向前吹向起重臂1)自重力矩 计算同式(1)2)动态起重力矩 应取动态工况下的最大起重力矩，动态系数3 取 1 15 M起=(QH+G钩)115+G车(H b/2)(4)3)风载荷 取风从后向前的工作风载荷，用M

5、w表示4)水平惯性力和吊重风力3 以吊索倾斜 3 为限，水平力为Pnx=(QH+G钩)tg3;(5)Mnx=Pnxhmax式中，hmax:塔机独立时的最大起升高度5)坡度载荷 塔机安装时，塔身不可能是绝对竖直的，因此存在附加的坡度载荷Mx坡=0 01(GiYi+QHhmax)(6)式中，Gi:塔机各部件的重量;Yi:塔机各部件重心的高度值6)稳定判别条件4 M自 MW Mnx Mx坡 1 35M起 0(7)1 3工作状态下的向后倾翻稳定性吊重突然卸载致使塔机向后倾，以后倾翻线为基准1)自重力矩M自=(G自+G基)b/2 M空(8)2)风载荷 工作风载荷，向后吹向平衡臂，仍记为 MW3)满负荷突

6、然卸载，向后反弹 0 2 倍起重力矩M起=(QH+G钩)115+G车(H+b/2)(9)4)MX坡同前，没有多大变化5)稳定判别条件M自 MW Mx坡 0 2M起 0(10)1 4暴风侵袭非工作状态1 4 1风向后吹此工况下，M空不利于塔机稳定1)自重力矩同式(8)2)风载荷 要以非工况风载荷为准 记作 MWF3)坡度载荷同式(6)4)稳定判别条件M自 1 2MWF Mx坡 0(11)暴风侵袭时，固定式塔机起重臂会随风转动，这种不稳定的非工作状态出现的可能性很小，此状态验算结果仅供参考1 4 2风向前吹态此时，M空有利于塔机稳定，固定式塔机的起重臂会随风转动，施工实践中基本上属于这种稳定的非工

7、作状态1)自重力矩同式(1)2)风载荷 要以非工况风载荷为准 记作 MWF3)坡度载荷同式(6)4)稳定判别条件M自 1 2MWF Mx坡 0(12)1 5非工作状态下的安装稳定性固定式塔机安装时要特别注意平衡臂、起重臂、配重块的安装顺序:一般先安装平衡臂，此时塔机向后倾;再安装起重臂，未安装配重块时，塔机向前倾;然后安装配重块，即空载状态，塔机向后倾 按理应对以上3 步中的每一步都要计算，但这 3 步中，以第二步 M自的值为最小，稳定性最差，而此时的前顷力矩却很大故第二步应作为危险的安装工况验算M自=M安+(G安+G基)b/2(13)式中，M安:安装状态下的前倾力矩;G安:安装状态下的整机重

8、量此时，塔机不高，MW应减去配重块的风力和低出的塔身高度的风力Mx坡也较小 因为安装时塔身较矮，故GiYi不大;并且没有起升载荷稳定判别条件:M自 MW Mx坡 0(14)对此种工况，M自较小，而MW和Mx坡由于是矮塔，87值也较小，故多不危险 但随着塔机规格的加大、臂架的加长，安装工况就显得越来越重要，有可能上升为主要的工作状态，这就是有些塔机安装平衡臂以后要先安装 1 块或 2 块配重块，然后再安装起重臂的原因综合以上各工况，把G基进行比较，选取最大的G基值，作为混凝土基础设计的依据2基础设计计算2 1初步确定基础高度根据抗倾翻稳定性计算的基础重量 G基和基础底面边长 b:H G基b2(1

9、5)式中，:混凝土容重，=2 46 t/m3一般地，塔式起重机基础高度为 1 1 5 m基础的有效高度:h=H (16)式中，:基础配筋的保护层厚度，一般不小于 70 mm2 2验算混凝土基础的冲切强度混凝土基础的冲切强度应满足5:t0 75LA2kA1(17)式中，t:垂直载荷在基础底板上产生的应力，t=G自+G基b2;L:混凝土的抗拉强度;k:安全系数，一般取2 2;A1:当 b a+2h 时，A1=b2a2()h b b2a2()h2，当b a+2h时，A1=b2a2()h b;A2:当 b a+2h 时，A2=(a+h)h，当 b a+2h 时，A2=(a+h)h h+a2b()22;

10、a:塔身边长当 t0 75LA2kA1时，需放大 H，重新确定基础的高度，为便于施工，一般以 50 mm 为单位进行放大2 3配筋计算基础底板反力对混凝土基础产生的弯矩:M=t12(b a)2(2b a)(18)所需钢筋截面积6 为AS=kM0 875hS(19)式中，k:安全系数，k=2 0;s:钢筋屈服强度所配钢筋截面积应满足7:ASbH 0 15%(20)根据所需钢筋截面积，查钢筋表得到所需钢筋规格 钢筋中心间距不应大于 200 mm，一般取间距为100，120，150，180 mm 中的一个值在塔机应用中，制造厂家已经设计好了塔式起重机的基础图，并附于使用说明书中，客户应当严格按基础图

11、施工，千万不可随意变动 并且混凝土基础浇筑好后，应有 21 d 以上的养护期，待混凝土基础固化好以后，方可安装塔机 否则，基础达不到强度要求，有倒塔的危险，应引起高度重视 在实际工作中，有原基础图因施工场地受到限制不能实现，需改变原基础设计 依规定应由塔机制造厂家的技术人员进行设计 若让自已的技术人员变更基础设计，应该保守一些 改变基础的宽度尺寸时，应满足:(G自+G基)b原值=(G自+G基)b新值也即 b 值越小，G基会越大 切不可保持原 G基值去减小 b 值，否则会破坏塔机的抗倾翻稳定性，有整机倾翻的危险3结论1)运用上述计算方法设计塔机基础应有详细的塔机设计资料，一般需经多次验算方能得到

12、合理的基础尺寸和重量2)用该计算方法设计的塔机基础能满足固定式塔式起重机的抗倾翻稳定性要求3)通过验算固定式塔式起重机不同工况下的抗倾翻稳定性，为塔机基础设计提供了可靠的理论依据参考文献:1GB/T13752 92，塔式起重机设计规范 S GB/T13752 92，The criteria of design for tower cranesS 2GB/T20304 2006，塔式起重机稳定性要求 S GB/T20304 2006，The equirements of Stability for Tower Cranes S 97 3孙在鲁 塔式起重机应用技术M 北京:中国建材工业出版社，20

13、03SUN Zailu The applied technology of tower cranesM Beijing:China Construction Materials Industry Publishing House，2003 4GB/T3811 2008，起重机设计规范 SGB/T3811 2008，The Criteria of Design for CranesS 5范俊祥 塔式起重机M 北京:中国建材工业出版社，2004FAN JunxiangTower cranesMBeijing:China ConstructionMaterials Industry Publishi

14、ng House，2004 6孔德霖，谢建民 塔机独立基础设计若干问题探讨J 建筑机械，2005，(3):65 66KONG Delin，XIEJianminAdiscussionontheindependentfoundation design J Construction Mechanics，2005，(3):65 66 7GB50010 2002，混凝土结构设计规范 S GB50010 2002，The Criteria for Concrete StructureSCalculation on anti overturn stability andfoundation design i

15、n fixed tower craneLIU Songchao(Hunan Golden Tower Mechanic Production Co Ltd，Lianyuan 417103，China)Abstract:To test the anti overturn stability of a tower crane，it is necessary to calculate its basic stability，dynamic stability，back overturn stability and its installment stability under the operati

16、ng and non operating statesConcrete foundation is designed under the condition of anti overturn stability When pouring concrete，construction isstrictly implemented in accordance with the design drawing provided by the production unit The tower foundation basedon the calculation method of this paper will meet the demands of anti overturn stability Through testing the anti overturn stability under the different operating states，it proposes a reliable theoretical basis for the tower foundationdesignKey words:tower crane;anti overturn stability;foundation design08