王 君 （蕪湖市鐵路項目建設管理處，安徽 蕪湖 241000）

1 項目背景

某市跨座式單軌交通工程高架車站為大懸臂獨柱鋼結構型式，鋼柱位于城市主干道中間綠化帶，受城市道路交通通行壓力及施工場地受限影響，鋼結構主體結構施工完成后即拆除施工圍擋，后續(xù)站臺層雨棚鋼結構施工，需利用200t汽車吊在車站端部將QY25t汽車吊吊上結構作業(yè)（半伸支腿），在兩條軌道梁上橫向鋪設路基箱（6m×2m×22cm）作為吊機行走通道（吊裝平面及立面圖見圖1）。25t汽車吊自重29.4t，作業(yè)半徑9m，額定起重量為5.8t（主臂17.6m），路基箱倒運吊裝重量約4.5t；吊裝邊柱節(jié)點拼裝單元時，為最大作業(yè)半徑13m 吊重2t，25t汽車吊作業(yè)半徑14m額定起重量2.5t，滿足吊裝作業(yè)需求。但在這種特殊施工荷載作用下，簡支軌道梁的承載力是否能滿足設計與規(guī)范要求，需進一步計算分析驗算。

圖1 吊裝平面及立面圖

2 列車荷載

根據(jù)車站主體結構設計總說明，CMRⅡ車型列車荷載（荷載圖見圖2），滿員時活載軸重LL-LC：（動力系數(shù)取1.3）。

根據(jù)軌道梁總說明書及通用圖，附屬設施重DL-LC：5.5kN/m。

圖2 列車荷載圖

3 汽車吊荷載

3.1 計算參數(shù)

根據(jù)QY25K汽車起重機使用說明書，汽車吊自重為29.4t，沒有配重，支腿的縱向距離為5.14m，橫向距離為4.6m/5.3m（僅驗算較小橫距，更為不利）。

汽車吊自重的動力系數(shù)取1.3，吊重的動力系數(shù)取1.5，支腿偏載的放大系數(shù)取1.2。

汽車吊主機中心與支腿中心的距離較小，因此不考慮主機的偏心彎矩。

考慮到吊臂的偏心作用，吊物的偏心彎矩取1.2的放大系數(shù)。

最不利吊裝工況：作業(yè)半徑9m，吊重4.5t。

根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》，基本風壓（10年重現(xiàn)期）為0.25 kN/m2，地面粗糙度為B類，（汽車吊主機和吊物）風壓高度變化系數(shù)取1，風振系數(shù)取1，風荷載體型系數(shù)取1.3；（吊臂）風壓高度變化系數(shù)取1.39，風振系數(shù)取1.5，風荷載體型系數(shù)取0.6。

汽車吊主機的迎風面為12.36m×3.38m，擋風系數(shù)取0.4。

汽車吊吊臂，直徑0.7m，臂長17.6m，最大仰角76。，最小仰角30。。

吊物的迎風面為6m×0.22m，起升高度取1m。

如圖3所示，汽車吊縱向為X軸，橫向為Y軸，吊臂與Y軸夾角為β。所有力向支腿中心平移，可以得到等效的豎向力V、水平力H、彎矩M。

圖3 汽車吊平立面示意圖

3.2 支腿反力1

支腿1反力：

支腿2反力：

支腿3反力：

支腿4反力：

F1=119kN，F(xiàn)2=266kN，

F3=148kN，F(xiàn)4=1kN

取最大支腿反力 LL-DC：F=266kN。

3.3 支腿反力2

改變吊裝工況（支腿橫向距離4.6m，作業(yè)半徑13m，吊重2t）

F1=113kN，F(xiàn)2=210kN，求出

則最不利角 β0=arctan

F3=132kN，F(xiàn)4=34kN；

改變支腿橫向距離（5.3m，作業(yè)半徑9m，吊重 4.5t）

F1=137kN，F(xiàn)2=257kN，

F3=130kN，F(xiàn)4=10kN。

則，“支腿反力1”為最不利情況。

3.4 路基箱荷載

路基箱規(guī)格為2m×6m×0.22m，重量為4.5t，在軌道梁上滿鋪。

路基箱荷載DL-DC：

4 邊界條件

軌道梁與主體結構的連接，采用一般支承模擬，約束 DX、DY、DZ。

5 軌道梁驗算（吊裝）

選取一跨軌道梁為研究對象，跨度為16m。

5.1 荷載工況

列車荷載，選取14種工況，步距為0.5m，從左支座開始向右移動。

吊車荷載，選取1種工況，一個支腿放置在軌道梁上（另一個支腿放置在相鄰軌道梁的支座上）。

5.2 軌道梁內(nèi)力

在基本組合ENV-STR-LC（列車荷載）作用下，軌道梁內(nèi)力如圖4、圖5所示。

圖4 (列車荷載)彎矩圖

圖5 (列車荷載)剪力圖

在基本組合LCB31（吊車荷載）作用下，軌道梁內(nèi)力如圖6、圖7所示。

圖6 (吊車荷載)彎矩圖

圖7 (吊車荷載)剪力圖

通過列車與吊車內(nèi)力（內(nèi)力-列車：基本組合ENV-STR-LC；內(nèi)力-吊車：基本組合LCB31）對比分析可知，軌道梁內(nèi)力（在吊車荷載作用下）（施工狀態(tài)）≤軌道梁內(nèi)力（在列車荷載作用下）（設計狀態(tài)），軌道梁的承載力滿足要求。

5.3 軌道梁位移

通過列車與吊車位移（位移-列車：標準組合ENV-SER-LC；位移-吊車：標準組合LCB32）對比分析可知，軌道梁位移（在吊車荷載作用下）（施工狀態(tài)）≤軌道梁位移（在列車荷載作用下）（設計狀態(tài)），軌道梁的變形滿足要求。

5.4 支座反力

通過列車與吊車支座反力（支座反力-列車：標準組合ENV-SER-LC；支座反力-吊車：標準組合LCB32）對比分析可知，支座反力（在吊車荷載作用下）（施工狀態(tài)）≤支座反力（在列車荷載作用下）（設計狀態(tài)），支座反力滿足要求。

5.5 局部受壓承載力驗算

路基箱的跨中設置有臨時支撐。在吊機的行走過程中，路基箱的豎向位移很?。ㄗ畲笾?.92mm）。路基箱與軌道梁緊密貼合，可以均勻傳力。吊機在走行時候的壓力小于吊裝狀態(tài)時的壓力，故只對吊裝時進行局部受壓驗算。

根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》6.6.1條的規(guī)定，混凝土結構，局部受壓區(qū)的截面尺寸應符合下列要求：

Fl≤1.35βcβlfcAln

式中，由支腿傳下來的荷載；Fl=266×1.5=399kN支腿底板，矩形1m×1m；路基箱高度為0.22m；混凝土梁強度等級C60；fc=27.5N/mm2；截面尺寸690×1600mm；強度影響系數(shù)βc=0.93。

支座處：局部受壓面積

A=（1+0.22）×0.69=0.842m2

局部受壓計算底面積Ab=Al

局部受壓凈面積Aln=Al

則 ，1.35βcβlfcAln=2907kN ≥399kN，滿足要求。

其他部位：局部受壓面積

Al=（1+0.22）×0.69=0.842m2

局部受壓計算底面積

Ab=（1+0.22）×3×0.69=2.525m2

局部受壓凈面積

Aln= （1+0.22）×（0.225-0.067）×2=0.386m2

則，1.35βcβlfcAln=23083kN≥399kN，滿足要求。

6 軌道梁驗算（行走）

6.1 軌道梁內(nèi)力

通過列車與吊車內(nèi)力（內(nèi)力-列車：基本組合ENV-STR-LC：內(nèi)力-吊車：基本組合CENV-STR）對比分析可知，軌道梁內(nèi)力（在吊車荷載作用下）（施工狀態(tài)）≤軌道梁內(nèi)力（在列車荷載作用下）（設計狀態(tài)），軌道梁的承載力滿足要求。

6.2 軌道梁位移

通過列車與吊車位移（位移-列車：標準組合ENV-SER-LC：位移-吊車：標準組合CENV-SER）對比分析可知，軌道梁位移（在吊車荷載作用下）（施工狀態(tài)）≤軌道梁位移（在列車荷載作用下）（設計狀態(tài)），軌道梁的變形滿足要求。

7 汽車吊抗傾覆驗算

驗算時，選取了較大的動力系數(shù)（1.5），考慮了偏載系數(shù)（1.2），考慮了風荷載作用，并且按照吊臂最不利夾角計算（實際施工只有正前方和正后方兩種情況），計算參數(shù)的選取偏保守。

由上述分析可知，汽車吊支腿反力均為正值，即穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩，則汽車吊整機是穩(wěn)定的。

8 結論

本工程利用汽車吊（QY25K）在鋪設于兩軌道梁上的路基箱上行走和進行雨棚鋼結構吊裝作業(yè)，通過對不同工況下軌道梁內(nèi)力和位移分析及汽車吊抗傾覆驗算，軌道梁的承載力滿足設計與規(guī)范要求，對受城市道路交通通行壓力及施工場地受限影響的高架車站進行雨棚施工作業(yè)時，是一種經(jīng)濟、有效、可行的方法，值得在同類工程中進行推廣。