浅谈龙门吊走行轨基础的设计计算

摘 要：结合工程实践介绍了龙门吊走行轨基础设计和基础配筋设计。

关键词：龙门吊；基础；承载力；配筋

龙门吊即门式起重机，是龙门起重机的简称，是桥架通过两侧支腿支承在轨道上的桥架型起重机。门式起重机是铁路货场、码头、工厂、仓库、机械或结构的装配场，是露天物资转运作业的理想设备，起重量从一至上百吨不等。其基础可采用类似铁路线路的轨枕基础，也可以采用钢筋混凝土条形基础。轨枕基础因为要求经常进行补道碴、抬轨等养护工作，一般较少采用，文章结合实例介绍龙门吊钢筋混凝土条形基础设计计算的过程。

1 概述

某铁路货场需设置一台龙门吊，根据设备厂家提供资料，龙门吊采用“南昌铁路局南昌机械厂”生产的40/16吨双梁箱形门式起重机，跨度30米，龙门吊左侧走行轨设于线路中心线左侧21米，右侧走行轨设于线路中心线右侧9米，悬臂10.5米，大车走行轨轴距8.01米，台车轮距1.2米，设计最大轮压43吨。

2 地质条件

根据地质钻探资料，货场所处地貌类型属山前冲洪积平原与黄河冲洪积平原过渡地貌单元，在勘察控制深度范围内，揭露地层为第四系地层，地层自上而下分为素填土、粉土、细砂，粉质粘土，现分述如下：

第一层：素填土，褐色，松散-稍密，湿，粘性土含少量砖渣，平均0.73m。

第二层：粉土，黄褐色，密实，稍湿，土质较均匀，局部含粉砂，含云母片，含少量块状姜石，局部含姜石较多，粘粒含量较低，无摇震反应，无光泽，干强度及韧性较低。地基承载力特征值fk=170kPa，均厚3.41m。

第三层：细砂，黄褐色-褐色，中密，稍湿，长英质，较均匀，局部钙质胶结，局部为粉砂，地基承载力特征值fk=180kPa，均厚7.22m。

第四层：粉质粘土，褐色，硬塑，土质较均匀，含少量铁锰氧化物，含少量细粒姜石，稍有光滑，无摇震反应，干强度及韧性中等，地基承载力特征值fk=180kPa，该层未穿透，最大揭露厚度2.20m。

本次勘察在钻探控制深度范围内，未揭露到地下水，货场最大冻结深度为0.5m，货场土对混凝土和钢筋混凝土中的钢筋均无腐蚀性。

3 方案比选

根据地质资料，第二层和第三层均可作为持力层，基础可选用刚性基础或柔性基础。刚性基础受刚性角的限制，为确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料，在设计中应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致，构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求，当上部荷载较大时，基础底面必须加宽，同时势必加大基础的深度；柔性基础可在混凝土基础的底部配以钢筋，利用钢筋来承受拉应力，使基础底部能够承受较大的弯矩，基础宽度不受刚性角的限制。通过两方案的比较，采用柔性基础比刚性基础可节省大量的混凝土材料和挖土工程量，比较经济合理。

4 龙门吊基础设计

龙门吊钢筋混凝土条形基础可视为多段弹性地基梁，其上作用一组移动荷载。当上部荷载通过弹性基础传给地基时，地基发生相应变形，产生相应地基反力。地基反力确定了，则地基梁的内力就不难求得，所以从某种意义上讲，弹性地基梁的计算问题，就是计算最大地基反力的问题。

钢筋混凝土条形基础每隔16.8m设一伸缩缝，缝宽20mm，缝内填塞沥青木板，表层填100mm深沥青麻筋。考虑到龙门吊在轨道上运行，最不利情况是在最大轮压情况下，且龙门吊一个轮子运行到条形基础伸缩缝时，产生的应力和应变最大。

通过拟定不同基础底面宽度和基础高度做了试算比较，在大量试算基础上，经过技术经济比较，最后采用基础梁截面如图。钢筋混凝土条形基础持力层选用第二层粉土层，地基承载力特征值170kPa。

根据《建筑结构荷载规范》，当计算软钩吊车梁及其连接的强度时，吊车的最大轮压应按工作级别乘以1.1的动力系数。

①由龙门吊的最大轮压产生的基础底应力

②由基础自重和基础上的土重产生的基础底应力

本工程持力层以下受力层范围内不存在软土层，所以不需要进行软弱下卧层承载力验算。

5 龙门吊基础配筋设计

钢筋混凝土条形基础选用混凝土的强度等级为C30，查得fc=14.3MPa，受力钢筋采用HRB335钢筋，查得fy=300MPa，混凝土保护层厚为40mm。

6 其他设施设置

钢筋混凝土承轨梁采用定型图设计，承轨梁上部的细部尺寸及锚栓预留孔按照新Ⅱ型混凝土枕的尺寸设置，基础两尽端车档设置、基础梁边附设的防台风锚定设施及基础梁的防雷接地设计再次不赘述。

参考文献

[1]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[2]GB50009-2001.建筑结构荷载规范[S].

[3]袁聚云.基础工程设计原理[M].上海：同济大学出版社.