1 問題的提出
行走式塔機上部載荷通過底架支點將力傳遞給軌道基礎,通常情況下,工作工況為四支點受力,非工作工況為三支點受力。中小型塔機單輪壓力不大時,常采用火車鋼軌木枕加道渣的方法:中大型塔機單輪壓力大于400kN 時,受地基承載能力和木枕抗力的限制,常規(guī)方法就不能使用。中大型塔機通常地基承載能力要求大于0.2MPa(20t/m2),而現(xiàn)場條件很難達到。中聯(lián)重科開發(fā)2m 大塔身的高塔,甚至開發(fā)TC7030 以上的大塔,就必須攻克這道難關。
2 解決思路
筆者反復查閱國內(nèi)外相關資料,并經(jīng)反復計算論證,發(fā)現(xiàn)解決這個問題的總思路是:集中輪壓通過鋼軌下的構筑物擴散開,減小壓強,降低對地耐力的要求。
對于一般土質(zhì)地基, (地耐力約0.15MPa),可采用加強鋼軌下構筑物剛度的措施(或采用加強鋼梁,或采用T 形鋼筋混凝土條形基礎),降低對地耐力的要求;對于軟弱地基,可采用鋼筋混凝土連續(xù)梁樁基礎。
3 兩種方案
鋼筋混凝土連續(xù)梁樁基礎不在本文論述,下面僅就一般土質(zhì)地基,介紹重載軌道的鋼梁基礎和T 形鋼筋混凝土基礎。
3.1 鋼梁軌道基礎(如圖1)
單輪壓力通過鋼軌和鋼梁組合體將集中力分散在一定的長度方向上,降低對地耐力的要求,另外擴大鋼梁下翼板與木枕接觸面,又解決木枕抗力不足的缺陷。目前中聯(lián)重科生產(chǎn)的行走塔機軌距* 輪距有5m*5m,6m*6m 兩種,單支點都為雙輪構造,筆者曾對TC5023(5m*5m)\TC6020(6m*6m)軌道基礎作鋼梁加強后按多跨彈性支撐梁進行受力分析(見圖2),發(fā)現(xiàn)鋼梁剛度越大,力擴散得越遠。由此可設計不同剛度的鋼梁以適應不同承載能力的地基。
株洲電廠工地TC6020 塔機受現(xiàn)場條件限制,只能設置5.2m 寬的軌道,地耐力為0.15MPa 。我們采用以上方法,經(jīng)計算可利用株洲電廠已有鋼梁(其斷面見圖3),成功解決了TC6020 常規(guī)設計中要求地耐力0.2MPa ,而5.2m 非標TC6020 軌道基礎要求的地耐力要求0.23 MPa,經(jīng)使用證明計算正確。
3.2 T 型鋼筋混凝土條形軌道基礎(如圖4)
在國外相關資料中,當輪壓(單)>450kN 時常用鋼筋混凝土基礎,這也是因為單輪壓力過大。中聯(lián)重科大塔身TC6020A 與TC5023A 單輪壓力500kN ,我們采用圖五的構造,C30 鋼筋混凝土條形梁基礎,使地耐力降至0.18MPa 。地耐力更小時可調(diào)整C D E D .尺寸,至于調(diào)整和配筋的方法按房屋基礎設計中的柱下連續(xù)梁設計要求確定之。
4 結束語
以上兩種基礎便于施工,便于計算,適用于不同地耐力的基礎。目前這種基礎在國外大噸位塔機中已得到廣泛應用,中聯(lián)重科等幾大塔機生產(chǎn)商也開始使用。軌道基礎的設計要根據(jù)實際條件,綜合考慮軌、枕受力及基礎地耐力,選定一種既經(jīng)濟又方便的形式。
鋼梁基礎投資大,但方便拆卸和運輸,能在不同工地反復使用,適合于工期短的工程;鋼筋混凝土基礎投資少,但不方便拆卸和運輸,適用于永久性工程。中聯(lián)重科重載塔機一般這兩種軌道基礎設計都提供,由用戶選擇。從目前已使用的幾臺重載行走塔機看效果不錯,用戶反應施工方便,成本較低。