地铁盾构工程４５ ｔ龙门吊钢筋混凝土轨道梁设计 李 焱 旷东水电二局股份有限公司，广东增城５１ １３４０） 摘 要：目前全国各大中城市正在进行城市轨道交通建设，盾构隧道技术的应用也正日益普及和规范。由于 盾构隧道施工与始发井的合理布置关系相当密切，４５ ｔ龙门吊轨道梁的布置和设计是盾构始发井平面布置的 关键环节。通过某地铁盾构工程４５ ｔ龙门吊轨道布置以及设计应用实例，介绍轨道梁的设计应用方案。 关键词：地铁；盾构；４５ｔ龙门吊；轨道粱 １ 盾构始发井４５ｔ轨道梁设计 １．１设计修改计算依据 ａ）《混凝土结构计算图表》，中南建筑设计 院编，中国建筑工业出版社出版。 ｂ）《实用土木工程手册》第三版，杨文渊 编，人民交通出版社出版。 ｃ）《盾构始发井（地铁车站）结构图》，广 州地下铁道设计研究院编制。 １．２ ４５ ｔ轨道梁设计布置原则 ８）充分利用始发井结构柱、梁位置作为轨道 梁的承力结构： ｂ）轨道梁的使用应不对车站混凝土结构顶板 产生影响： ｃ）利用的始发井柱、梁应位于轨线吊下井位 置，满足渣土可以吊出要求； ｄ）利用的柱、梁跨度尽量最小； ｅ）安全实用，方便施工，满足龙门吊使用 要求。 １．３ ４５ ｔ轨道梁的布置 根据轨道梁的布置原则，将轨道梁布置在桩 号ＳＹＤＫ１４＋１４６．０９７和ＳＹＤＫ１４＋１５８．０９７可以满足 要求。龙门吊轨线净跨为１２．０ ｍ，该桩号位置始 发井结构中间分别有２条１ ３００ ｍｍｘ７００ ｍｌＴｌ结构 柱，轨道梁设计时，利用这两条柱作为龙门吊中 间跨度受力支柱，两侧受力柱利用始发井原围护 结构钻孔桩，桩径为ｅｌ ０００ Ｉｎｍ。计算前，先假定 轨道梁截面尺寸ｂｘｈ为６００ｍｍｘｌ ４００ｍｉｌ１．轨道 梁混凝土采用Ｃ３０混凝土。轨道梁的布置详见图 １、图２。 １．４轨道梁计算模型确定 根据图２，２条１ ３００ｍｍｘ７００ｍｍ柱以及始发 井围护结构钻孑Ｌ桩设计成轨道梁的受力支柱。跨度 分别为７．９ ｍ和１０．２ １１３，根据结构计算最不利原 则，取１Ｏ．２ ｍ跨度作为轨道梁结构设计跨度进行 计算，计算模型见图３，龙门吊技术参数见表１。 ２ 龙门吊轨道梁截面尺寸验算 ２．１龙门吊各截面弯矩计算 龙门吊轨道混凝土梁各截面弯矩（见图４）由 梁受外力（也就是龙门吊工作时所受外力，见图３ 中Ⅳ）和混凝土轨道梁自重（内力）两个方面共同 作用形成，因此，在进行轨道梁各截面弯矩计算 时，也分这两个步骤进行。计算出各受力情况对轨 道梁的弯矩最后进行弯矩叠加。即可计算出整个轨 道梁各截面弯矩情况，从而确定轨道梁截面尺寸。 ａ）首先计算轨道梁在受外力情况下的截面弯 矩。从轨道梁计算模型不难得出： Ｆｌ＋Ｆ２＝３２ｘ４＝１２８ ｔ＝ｌ ２８０ ｋＮ （１） 根据结构支点弯矩平衡原理．可以得出计算 式： ｘｌ０．２＝３２０ｘ０．５０４＋３２０ｘ（Ｏ．５０４＋０．８３）＋３２０Ｘ （０．５０４＋０．８３＋７．５３２）＋３２０￣（０．５０４＋０．８３＋７．５３２＋０．８３） （２） 由（２）式可得：Ｆ￣＝６４０ ｋＮ 将（２）代人（１）式得出：＆＝６４０ ｋＮ 依次计算轨道梁各截面弯矩： ＭＦ ｘ０．５０４＝３２２．５６ ｋＮ・ｍ ＝ ｘ（Ｏ．５０４＋０．８３）＿』Ｖｘ０。８３＝＿５８８．１６ ｋＮ・ｍ ８鼎 罐￣４ ３ １ ２１ １ ２ ｌ！１ ２ ２ＱＱ ｌ 乒 ．笔苎塑耍翌耍璺兰耍 ； 型堑里 Ｉ澄１５ ｏ ｑＰ，Ｌ ＩＵ １ ２［ — 血一 是 ；； 竞＿ｍｍ．长 为。０。０ｍｍ范围： 埋设．不善漏埋。 ４５ｆ龙门吊混凝士支墩平面布置圈 图１ ４５ｔ龙门吊轨道梁布置图 ＋ｌ瓣 ≈ 厂＿强避 ／ ５６刮 轨道 殛面捱赢ｆ ｚ 。） ｌ 、～ ｒ１ ，＿ ＿ｆ／．ｊ ｌ ｔ — 一 ●● ｏＩ 下 。 疆 ● ● ｛ １ 登 Ｉ ∞ Ｆ广 ］ ● 审－ｒ－： ） ＼ ／ ｌ ● Ｉ ｓ ｌｄ ０ Ｉ ｌ Ｉｌ ｌ ． 一 嚣ｌ Ｉ …ｇ，… ＿¨一 ，兰 ＝兰 跫Ｑ＝＝＝＝ ＬＪ — ｔ ９． ） ， ｉ ， ２００ ● ｔ‘ ｌ‘：● １ ０１—１音日 ，，¨ ００ ９）０ ０（ 牟 。 ． 埘 ｌ２９皿 ｂ＝ｃ置 ’Ｉ茎量 ）灞 Ｏ１０ ００口 １ ０００ ●＇。 ６００ ｆ乏５由２２（ ‘岛上一 媾 ｝ ’鲁ｆ’一一 ｒ＿‘ 斗 ｚ２ ｉ， ： 叫一 Ｊ ２２。０ 粱剖面圈 粱剖面配筋图 １ ｐＯ∞０ｃ ６５００ ６４００ ６ ５００ ： ）５０ｉｌ ｏ０ｏ ２３ ２００ 本图标注尺寸单位为ｍｍ．高程单位为ｍｉ 钢筋保护层厚度为３５ ｍｍ．轨道梁以及支墩采用Ｃ３０混凝土； 由于端头粱截面尺寸变小．端头抗剪箍筋加密区问距为１００ｍｍ．长度为３０００ｍｍ范围 ４５ｔ轨道粱纵剖面与车站结构关系图 浇注粱支墩以及粱混凝土时．需注意预埋件的埋设．不要漏埋。 图２ ４５ ｔ轨道梁纵剖面与车站结构关系图 一 ５ １００ 一 ｌ ｔ ＋Ｉ ＾， ５８８ １６ ｋＮ・ｍ 说明：１）本图尺寸单位为ｍｍ￣２）圈中所示尺寸位置根据龙门吊各拖力支点确定，所示受 力为轨道粱最不利工况；３）根据龙门吊工作吊重、龙门吊自重以及工作安全系数各 图４轨道梁外力对梁截面的弯矩 种力组合情况．图中４个施力点每个确定为３２ｔ．Ｎ＝３２ｔ。 图３轨道梁计算模型 表１ ４５ｔ龙门吊技术参数 朋３＝ ｘ５．１－３２０ ｘ（Ｏ．８３＋３．７６６）一３２０ ｘ３．７６６＝ 由此可得：Ｖｃ＞Ｖ。 ５８８．１６ ｋＮ・１１１ 沿梁全长按构造配六肢箍筋ｔｋ１２＠３００，轨道 同理：Ｍａ＝Ｍ２＝５８８．１６ｋＮ・ｎｌ 梁两端截面变化处３ ０００ ｍｍ范围箍筋加密 Ｍ Ｍｌ＝３２２．５６ ｋＮ・ｎｌ ｆ１２＠１５０。 Ｍ．￣＝５８８．１６ ＫＮ・ｎｌ ２．３轨道梁配筋 ｂ）计算轨道梁内力（自重）对梁截面的最大 轨道纵向受力钢筋截面积Ａ ｓ＝ｌＯ ６ＯＯ ｎｌｌｎ ，取 弯矩。轨道自重线荷载：Ｎ＝０．６ｘ １．４×１０．２ｘ２ ５００ｘ 双排７ｔｋ３２钢筋，截面积 ｓ］＝１ｌ ２５８．８ ｍｍ ＞Ａｓ＝ １０＝２１４．２ ｋＮ １０ ６００ ｍｍ 。满足配筋要求。 ｑ＝２１４．２／１０．２＝２１．０ ｋＮ・ｉｎ ３ 龙门吊轨道梁与车站结构柱高程关系处理以 Ｍｍ＝ｌｌ８ｑｌ２－＝ｌｌ８ｘ２１ｘｌＯ．２２＿＝２７３．１ ｋＮ・ｍ 及端头结构处理措施 由上述计算可知。轨道梁最大截面弯矩理论 根据始发井围护结构图。现有围护结构冠 计算量为： 梁顶标高为６．５。轨道梁截面尺寸为６００ ｍｉｎｘ Ｍ￣＝５８８．１６＋２７３．１＝８６１．２６ ｋＮ・ｍ １ ４００ ｍｍ，轨道梁底直接与冠梁顶连接，轨道梁顶 在龙门吊工作过程中，考虑设备动荷载和结 标高为７．５；轨道梁所在桩号部位始发井柱（梁） 构安全，分别取系数１．４和１．２，从而可计算出实 顶标高为５４，而梁底标高为６．１，中间空出部位通过 际轨道梁截面最大弯矩： 素混凝土墩。混凝土标号采用Ｃ３０进行连接加高， Ｍ￣＝８６１．２６ｘ１．４ｘ１．２＝１４４６．９ ｋＮ・ｉｎ 素混凝土墩大小为８００ ｍｍｘ２ ３００（２ ２０ｏ）ｍｍ。 查《混凝土结构计算图表》Ｐ１３７，当轨道梁 ４ 结语 ｂ＝６００ ｍｍ、ｈ＝ｌ ４００ ｍｍ，混凝土标号为Ｃ３０时， 目前全国各大中城市正在进行地铁建设，盾 轨道梁采用双排筋，Ａｓ值取１０ ６００ ｒｌａ１ｎ．２，梁截面 构法施工由于具有施工速度快、安全程度高等 可承受最大弯矩为３ ６７１．９ ｋＮ・ｍ＞ｌ ４４６．９ ｋＮ・ｉｎ， 优点正被日益推广和应用，而正常盾构始发通 满足截面抗弯强度要求，截面钢筋面积Ａｓ＝ 常利用地铁车站作为盾构始发井 由于地铁车 １０ ６００ ｒ／１．ｌｎ２，采用ＨＲＢ３３５钢。 站在设计上的类似性。通过本文对４５ ｔ龙门吊 ２．２端头抗剪验算 轨道梁的布置和设计，可为同行提供借鉴。然 端头支座设计剪力：Ｖ＝６４０＋２１４．２／２＝７４７．１ｋＮ； 而始发井场地布置条件各自不尽一致，怎样合 查《混凝土结构计算图表》Ｐ２５０，Ｖｃ＝９００．１ ｋＮ；因 理布置和设计４５ ｔ龙门吊轨道梁，以及轨道梁 主筋为二排，查表２—７—３，系数ｄｅ＝０．９３１，Ｖｃ＝ 采取什么样的结构。有待于各位同行进一步实 ９００．１ｘ０．９３１＝８３７．９９ ｋＮ。 践和探索。
