地铁三号线TJSG-11标段45t龙门吊轨道梁设计方案编制：中铁七局集团地铁三号线TJSG-11标段项目经理部2012年10月29日施工方案项目部审核意见表11标长乐公园站45吨龙门吊轨道梁施工专项方案一、工程概况【长乐公园】站位于森路、互助路与金花路交汇处盘道东北角，互助路立交桥东侧，沿西北-东南向布置。
由于拆迁影响，车站方案调整为明挖+北端局部PBA洞桩法暗挖施工。
方案调整以后，车站总长176.1m，其中南明挖段长121.9m，北明挖段长6m，暗挖段长48.2m。
明挖车站南北两端均设置扩大段作为盾构始发段，南侧向路方向始发，北端向门方向始发。
南端扩大段宽24.8m，西侧长15.4m，东侧长17.7m，如图1所示；北端扩大段长17.6m，宽24.2m，如图2所示；车站中部为标准段，宽度为20m。
图1 车站南端扩大段图2 车站北端扩大段二、轨道梁设计方案为满足盾构施工进料出土及前期车站施工的需要，在车站上方设置龙门吊走行轨道梁，前期车站施工布置5T龙门吊（或布置16T龙门吊）配合车站施工需要，后期架设一台45T龙门吊。
45T龙门吊为原一号线既有设备，跨距22m，因此考虑车站龙门吊轨道梁施工一次成型，满足车站及盾构施工需要。
龙门吊轨道梁平面图见附件1。
根据龙门吊跨度及车站标准段宽度，考虑将龙门吊轨道梁设置在车站两侧冠梁上部，同时由于车站所在场地整体呈南底北高，车站北端冠梁设计标高比南端冠梁高 1.075m，因此在南端非扩大段冠梁上部浇筑截面尺寸为0.6m×1.275m（既有箱梁高1.2m同时考虑钢箱梁底比支撑顶高0.075m）的钢筋砼梁作为轨道梁，在北端冠梁局部抬高20cm直接作为龙门吊轨道梁。
龙门吊跨南端扩大段时，轨道梁采用一号线原有钢箱梁（0.6m×1.2m），钢箱梁跨度15.4m，扩大段西侧跨度15.4m，东侧跨度17.7m，因此在西侧钢箱梁南端增加0.8m×0.8m（斜长2.35m）斜梁作为钢箱梁基础，北端担在冠梁上，如图3 所示；在东侧钢箱梁南端增加0.8m×0.8m（长5.05m）斜梁作为支撑，北端增设钢筋混凝土牛腿作为支撑，如图4所示。
钢箱梁下垫3层20厚1层10厚的钢板调整75mm高差。
以确保钢箱梁顶面与标准段轨道梁高程一致。
图3 车站南侧扩大端西侧轨道梁平面图图4 车站南侧扩大端东侧轨道梁平面图龙门吊跨北端扩大段时，将车站北端冠梁加宽700mm作为龙门吊轨道梁，配筋根据设计冠梁局部进行加强处理，且在轨道梁下方每2m设置一个钢筋砼牛腿作为支撑。
车站北端轨道梁前期按照16T龙门吊荷载使用，明挖车站完成之后，在车站顶板上每隔2m做1个立柱，支撑轨道梁，后期龙门吊按照45T龙门吊荷载使用。
如图5所示。
图5 车站北侧扩大段轨道梁平面图车站标准段由于轨道梁与设计冠梁上部挡土板位置冲突，该部位挡土板不能施做，南段轨道梁高出地面部分可以代替挡土板起到挡水效果。
北段轨道梁比地面底，考虑龙门吊运行安全距离，在距轨道梁1m处砌筑高出地面30cm的挡土墙起到挡水效果。
如图6所示。
因北端直接采用冠梁作为45t门吊轨道梁，因此在冠梁上局部抬高部分截面，抬高部分宽度400mm，按构造配筋。
图6 标准段轨道梁及挡土板断面图三、南端钢箱梁检算（原有钢箱梁委托登峰加工制造）南端扩大段采用一号线原有钢箱梁，宽0.6m，高1.2m，长15.4m，北端担在冠梁顶部，南端担在0.8m×0.8m钢筋混凝土梁上。
该箱梁顶板采用2cm厚钢板、腹板采用1cm厚钢板，支点加劲板、纵向加劲板、横隔板均采用1cm厚钢板，组合焊接而成。
钢板采用Q235钢材。
如图1钢梁参数及大样图。
1、结构大样图图1 钢梁结构大样图(单位：mm)2、结构力学参数面积A：2+⨯⨯⨯⨯⨯=;⨯A=+100102492002102021160600mm惯性矩I ：4103232310152016.121160101212)530100*********15902060020600121(mm I ⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=弹性模量： E=206GPa ； 截面抵抗矩：31019200267600101.152016mm h I W =⨯==。
3、荷载组成1）自重荷载m KN q /8622.31000107850110492006=⨯⨯⨯⨯=-，考虑钢轨及箱梁上侧固定压板和螺栓重量，偏于安全考虑，取q=4.5KN/m 。
2）活载龙门吊轮压为31.5t ，则：活载F=2×315=630KN4、荷载检算结构受力模型简化为受均布荷载及集中荷载的简支梁，受力如图：1）受轨轮集中荷载（动载）工况一：受集中荷载时弯矩图最大剪力：Qmax=F=630KN2）受自重均布荷载（恒载）：受力简图受自重均布荷载弯矩图最大弯矩： m KN ql M .4.13384.155.48221=⨯==；最大剪力：Qmax=KN 7.3424.155.42=⨯=ql ；3）受轨轮集中荷载（动载）工况二：当龙门吊一端在跨中，一端在跨外时，钢箱梁所受弯矩最大，如下图：最大弯矩： m KN Fl M .5.242544.1563042=⨯==4）受力检算龙门吊轨轮通过钢箱梁1/2梁跨时，钢箱梁弯矩值最大，以最不利位置进行受力检算，其受力如图：q=4.5KN/m（1）抗弯承载力检算()[]满足要求,1565.12353.13319200267105.24254.13361MPa MPa W M ===<=⨯+==ησσσ（2）抗剪承载力检算当龙门吊四个轨轮全部在跨，其剪力最大，则估算为：()[]满足要求腹,1003.57580102106307.343max MPa MPa A Q =<=⨯⨯⨯+==ττ（3）挠度检算自重产生的跨中最大挠度：mm EI ql 4.11010152016.1102063844.1510005.45384512-109441=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==δ 跨中集中荷载产生的最大挠度：mm EI Fl 2.201010152016.110206484.1510006304812-109331=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==δ满足要求,4.28500142005006.212.204.121mm l mm ==<=+=+=∑δδδ通过检算，该钢箱梁在跨度15.4m 的情况下承受45T 龙门吊工作荷载能满足施工使用要求。
四、南端西侧增设钢筋混凝土梁配筋计算车站南端扩大段西侧长15.4m ，为使用原有钢箱梁，需要在南端增设钢筋混凝土梁作为钢箱梁的支撑点。
钢筋混凝土梁采用C30砼、HRB400钢筋，梁截面拟采用800（宽）×800（高），长度2350mm 。
将钢箱梁南端担在钢筋混凝土梁上，该梁除承受自重外还承受钢箱梁自重及45T 龙门吊的轮压集中荷载。
受力模型简化如下图：1、荷载组成 1）集中荷载 钢箱梁自重荷载F1=4.5×15.4/2=34.65KN龙门吊行走至如下图位置时，钢筋混凝土梁受龙门吊最大荷载F2=630+630×（15400-9840）÷15400=857.5KN 集中荷载F=F1+F2=892.15 KN 2）均布荷载混凝土梁截面0.8m ×0.8m q=0.8×0.8×2.5×10=16KN/m 2、受力分析 砼梁受最大弯矩：M= ql 2/8+Fl/4=m KN •=⨯+⨯2.535435.215.892835.2162 最大剪力：Q=ql/2+ F/2=KN 9.464215.892235.216=+⨯； 采用C30砼 HRB400钢筋，计算按照单筋矩形截面梁计算 根据建筑施工计算手册，等效公式：s y c A f bx f =1α)2(01xh bx f M c -=α查有关规可得760m m 40-h 0==h ，2/360'mm N f f y y ==，mm b 800=，2/3.14mm N f c =（1） 求受压区高度x)2(01xh bx f M c -=α，11=αmm h mm x b 7.393760518.01100=⨯=≤=ξ（2）计算配筋量mm f bxf A yc s 34963601108003.1411=⨯⨯⨯==α（3）选择配筋钢筋采用HRB400钢筋，受拉区选择一层8根直径25钢筋（mm A s 3925=）。
梁砼保护层为40mm ，有效高度h 0=747.5mm 。
实际配筋率%18.036043.145.0%66.05.7478003925min 0=⨯=≥=⨯==ρρbh A s ，且不小于0.2%，说明该梁不是少筋梁。
钢筋净间距mm d mm mm s n 25303.747258402800=>≈⨯-⨯-=满足要求。
按照经验受压区配置纵向受压钢筋钢筋截面积略小于受拉区，选取HRB400钢筋 8Φ20进行受压钢筋布置 （4）验算截面抗剪承载力由于kN q KN bh f t 9.46460075080043.17.07.00=≥=⨯⨯⨯=满足抗剪条件，只需按构造设置箍筋即可。
箍筋采用HPB300号钢筋，选取φ10150（四肢）进行布置，腰筋按构造配筋。
梁截面配筋如下图所示。
五、南端东侧增设钢筋混凝土梁配筋计算车站南端扩大段东侧长17.7m，为使用原有钢箱梁，需要在南端增设钢筋混凝土梁，北端增设牛腿作为钢箱梁的支撑点。
钢筋混凝土梁采用C30砼、HRB400钢筋，梁截面拟采用800（宽）×800（高），长度5050mm。
将钢箱梁南端担在钢筋混凝土梁上，该梁受自身自重均布荷载和钢箱梁的自重及45T龙门吊的轮压集中荷载，受力模型简化如下图：1、荷载组成1）集中荷载钢箱梁自重荷载F1=4.5×15.4/2=34.65KN龙门吊行走至如下图位置时，钢筋混凝土梁受龙门吊最大荷载F2=630+630×（15400-9840）÷15400=857.5KN集中荷载F=F1+F2=892.15 KN 2）均布荷载混凝土梁截面0.8m ×0.8m q=0.8×0.8×2.5×10=16KN/m 2、受力分析 砼梁受最大弯矩：M= ql 2/8+Fl/4=m KN •=⨯+⨯3.1177405.515.892805.5162 最大剪力：Q=ql/2+ F/2=KN 5.486215.892205.516=+⨯； 梁采用C30砼 HRB400钢筋，计算按照单筋矩形截面梁计算 根据建筑施工计算手册，等效公式：s y c A f bx f =1α )2(01xh bx f M c -=α查有关规可得760m m 40-h 0==h ，2/360'mm N f f y y ==，mm b 800=，2/3.14mm N f c =（1） 求受压区高度x)2(01xh bx f M c -=α，11=αmm h mm x b 7.393760518.01500=⨯=≤=ξ（2）计算配筋量mm f bxf A yc s 47673601508003.1411=⨯⨯⨯==α（3）选择配筋钢筋采用HRB400钢筋，受拉区选择一层8根28钢筋（mm A s 4923=），上下双层布置。