西安地铁三号线试验段TJSG-1标工程 40吨龙门吊轨道梁施工设计方案
1、工程概况
1.1 鱼化寨站概况及结构设计
鱼化寨站为西安市地铁三号一期工程的起点站，车站位于西安市雁塔区富裕路与丰盛路十字路口西侧，沿富裕路东西向靠路南侧布置。车站主体为地下两层三跨框架结构（局部为单柱双跨结构），长360.11m，标准段宽20.7m（西侧端头井段宽度为28.9m、东侧端头井宽度为26.4m），基坑开挖深度18.5m（端头井深约19.48m），覆土厚度3.38～3.88m，基底位于3-4-2粉质粘土层，基坑变形控制保护等级为一级。车站设六个出入口和三组风亭。
鱼化寨站平面示意图
西安市地铁三号线试验段TJSG-1标工程包含鱼化寨站、丈八北路站、鱼化寨站～丈八北路站区间（以下简称鱼～丈区间）、丈八北路站～延平门站区间（以下简称丈～延区间），共两站两区间。鱼化寨站～丈八北路站盾构区间，左线起止里程为ZDK12+141.075～ZDK14+237.540,左线全长2096.465m;右线起止里程YDK12+138.875～YDK14+237.540，右线全长2098.665m。在里程ZDK12+139.575～+208.145设置一条长68.57m的单渡线，在里程ZDK12+208.145～+224.245设盾构始发井连接单渡线段及盾构隧道段。区间先以R=400的曲线向东南方向前行，侧穿皂河桥及下穿皂河，然后以R=450m
土口设置在鱼化寨车站内。区间隧道采用盾构法施工，盾构隧道衬砌管片外径6.0m，内径5.4m，宽1.5m，厚0.3m，分为6块，管片采用错缝拼装。管片砼采用高抗渗高强度C50等级的混凝土，抗渗等级为S12。
1.2 龙门吊布置及设计
根据盾构隧道施工特点和工艺要求，计划在盾构始发井 (左线)先安装40吨龙门吊来进行隧道土石方及材料的吊运。随后根据施工要求，安装始发井（右线）40吨龙门吊。
在施工右线时40吨龙门吊架设位置：轨道梁布置位置为结构轴线31轴～45轴。轨道梁总共设置4道，南北两道分别设置在原始路面上，中间两道设置在结构顶板上。轨道梁承载力主要由结构框架柱及框架梁承载，经过验算可以满足承载力要求。为满足施工过程周转材料及拆除负环，4道轨道梁统一向基坑东侧顺延8m。
40t龙门吊主要起吊管片、碴土以及施工材料。一环管片重约20t/环，管片三块标准块总重约12t；碴土斗自重约13T，掘进一环渣土量约63m3，每斗出土重量约17T，共计30T，因此龙门吊的最大起吊重量约30t。龙门吊设计时考虑到安全储备，按最大吊重量约40T考虑。
本工程计划安装龙门吊跨度为12m，自重100t，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为6m，起重设备的最大吊重为40t。
2、40吨龙门吊轨道梁设计说明 2.1 设计依据
（1）西安市城市轨道交通三号线试验段工程土建工程的相关合同文件、招标文件、投标文件、设计资料等。
（2）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及西安地区在安全文明施工等方面的规定。
（3）江正荣编《建筑施工计算手册》。国振喜等编《简明建筑工程施工手册》。 （4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。 （5）《建筑施工手册》（第四版）。
（6）我单位的地下工程结构方面的施工经验。
2.2 设计检算原则
1）在满足结构受力的前提下应考虑挠度变形控制。 2）综合考虑结构的安全性、稳定性。 3）采取比较符合实际的力学模型进行计算。
2.3 设计范围
40t龙门吊钢筋混凝土轨道梁分别在不同位置处的受力和配筋设计。
轨道梁支撑形式
4
5
本工程计划安装龙门吊跨度为12m，自重100t，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为6m，起重设备的最大吊重为40t。
龙门吊跨度为12m，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊起重设备为小车，该小车的最大承载为40t。龙门吊自重100t。考虑到龙门吊偏压，单个轮压最不利情况最大值为250KN，安全系数按1.2考虑约为300KN，单侧轮压为500KN。
龙门吊轨道直接安装在钢筋砼轨道梁上，在轨道梁上预埋固定钢轨的钢筋。轨道梁一侧沿31～45轴纵向设置，在45轴之外向东延伸8米。为了区分轨道梁，把轨道梁分为a、b、c、d四道。
4、40吨龙门吊轨道梁设计验算 4.1 龙门吊轨道梁布设在天然地基上
4.1.1计算模型与计算荷载
龙门吊轨道梁按天然地基梁进行计算，龙门吊单侧轨距为11.387m，龙门吊作用于轨道上轨压和起吊材料对轨道梁的压力F=300kN。
4.1.2轨道梁受力与配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010), 本文简称《抗震规范》 1 已知条件及计算要求：
(1)已知条件：矩形梁 b=600mm，h=450mm。
2222
砼 C35，fc=16.70N/mm，ft=1.57N/mm，纵筋 HRB400，fy=360N/mm，fy'=360N/mm，箍筋 HPB300，
2
fy=270N/mm。
弯矩设计值 M=300.00kN.m，剪力设计值 V=10.00kN，扭矩设计值 T=0.00kN.m。 (2)计算要求：
1.正截面受弯承载力计算 2.斜截面受剪承载力计算 3.裂缝宽度计算。
2 抗弯计算:
(1)求相对界限受压区高度ξb
-5-5
εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10=0.0033-(35-50)×10=0.00345 εcu>0.0033，取εcu=0.00330 按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)
(6.2.10-1)
(3)求截面抵抗矩系数αs h0=h-as=450-35=415mm
(4)求相对受压区高度ξ
(5)求受拉钢筋面积As
2
As=ξα1fcbh0/fy=0.192×1.00×16.70×600×415/360=2222mm (6)配筋率验算 受拉钢筋配筋率
ρ=As/(bh)=2222/(600×450)=0.82% > ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.57/360=0.0020}=0.0020 配筋率满足要求 3 抗剪计算:
(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)
V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×600×415=1039575N=1039.58kN > V=10kN 截面尺寸满足要求。
(2)配筋计算，按混凝土规范公式(6.3.4-2) V
3
= (10.00×10-0.70×1.57×600×415)/(270×415)
22
= -2.35298mm/mm=-2352.98mm/m
配箍率 ρsv=Asv/s/b=-2.35298/600=-0.39%
22
抗剪箍筋按构造配筋: Asv/s = ρsvmin×b=0.14%×600=0.83733mm/mm=837.33mm/m 4 配置钢筋：
2
(1)上部纵筋：计算As=540mm，
2
实配4E25(1963mm ρ=0.73%)，配筋满足
2
(2)下部纵筋：计算As=2222mm，
2
实配5E25(2454mm ρ=0.91%)，配筋满足
2
(3)箍筋：计算Av/s=837mm/m，
2
实配d10@300四肢(1047mm/m ρsv=0.17%)，配筋满足 5 裂缝计算:
(1)截面有效高度:
h0
=h-as=450-35=415mm
(2)受拉钢筋应力计算, 根据《混凝土规范》式7.1.4-3:
2Ate=0.5bh=0.5⨯600⨯450=135000mm
(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数, 根据《混凝土规范》式7.1.2-2:
ψ=-0.5262
根据《混凝土规范》表7.1.2-1 构件受力特征系数 αcr = 1.9: (5)最大裂缝宽度计算, 根据《混凝土规范》式7.1.2-1: σs = σsq
Wmax=0.014mm
龙门吊轨道梁设在牛腿处进行计算，龙门吊单侧轨距为11.387m，牛腿间距为4.5m。由于龙门吊轮距较宽，每跨只承受龙门吊1/4轮压。龙门吊作用于轨道上轨压和起吊材料对轨道梁的压力充分考虑系数F=300kN。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40 配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB400 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 25mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 25mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22
纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m 裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 -283.788 弯矩(+) : 0.001 290.442 0.000 剪 力: 141.236 -243.064 -267.364 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 720 720 1457 下部纵筋: 720 1491 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804)
下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.000 0.317 0.304 挠 度: 0.000 2.713 0.000 最大裂缝:0.317mm
最大挠度:2.713mm
梁号 2: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : -283.788 0.000 -189.192 弯矩(+) : 0.000 195.846 0.000 剪 力: 225.321 201.021 -183.279 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 1457 720 977 下部纵筋: 720 1010 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804) 上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.304 0.120 0.107 挠 度: 0.000 1.181 0.000 最大裂缝:0.304mm
最大挠度:1.181mm
梁号 3: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : -189.192 0.000 -283.788 弯矩(+) : 0.000 195.846 0.000 剪 力: 183.279 -201.021 -225.321 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 977 720 1457 下部纵筋: 720 1010 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804) 上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.107 0.120 0.304 挠 度: 0.000 1.181 0.000
最大裂缝:0.304mm
最大挠度:1.181mm
梁号 4: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : -283.788 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.000 290.442 0.001 剪 力: 267.364 243.064 -141.236 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 1457 720 720 下部纵筋: 720 1491 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804) 上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.304 0.317 0.000 挠 度: 0.000 2.713 0.000 最大裂缝:0.317mm
最大挠度:2.713mm
12
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、牛腿、轨道梁钢筋应互相锚入。
4.3.1 牛腿设置
在40~41轴结构中柱位置布设轨道梁，龙门吊轨道梁为一直线梁。由于轨道梁偏移立柱较大，必须在立柱上设置牛腿。因此在40~41轴立柱处设计一长1.850mm、宽1000mm、高1300mm牛腿支座.牛腿与立柱、轨道梁之间钢筋锚固。因为此牛腿处可能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于轨道梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。 4.3.1 牛腿承载力与配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 1 设计资料： 1.1 已知条件：
22
混凝土强度等级：C35, ftk=2.20N/mm, fc=16.70N/mm
2
纵筋级别： HRB335, fy=300N/mm
2
箍筋级别: HPB300, fy=270N/mm
2
弯筋级别: HRB335, fy=300N/mm 牛腿类型: 无上柱双牛腿
牛腿尺寸: b=1000mm h=1300mm h1=440mm c=1850mm 下柱宽度: H1=700mm
牛腿顶部竖向力值: F1vk=370.37kN F2vk=370.37kN F1v=500.00kN F2v=500.00kN a1=1450.00mm a2=950.00mm 牛腿顶部水平力值: F1hk=0.00kN F2hk=0.00kN F1h=0.00kN F2h=0.00kN 1.2 计算要求：
1.斜截面抗裂验算 2.正截面抗弯计算
3.水平箍筋/弯起钢筋面积计算
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）第10.8.1条规定：
= 1143.335kN
Fvk = 370.370kN
剪跨比a/h0 = 1450.00/1295.00 = 1.12
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）第10.8.2条规定： 纵筋计算配筋量:
2
= 2195mm ρ = 0.170% 根据《规范》第10.8.3条的规定，承受竖向力所需的纵向受力钢筋配筋率不能小于最小配筋率
ρmin = 0.45ft/fy = 0.45×1.57/300.00 = 0.236% > 0.2%, 取ρmin = 0.236%
2
取As1 = ρminbh0 = 0.200%×1000×1295 = 3050mm
32
As = AS1+AS2 = AS1+1.2Fh/fy = 3050+(1.2×0.00×10)/300 = 3050mm
22
纵筋实配: 7D25 As=3436mm(ρ=0.27%)>3050mm 满足要求. 4 水平箍筋/弯起钢筋面积计算 水平箍筋面积计算：
根据《规范》10.8.4要求,水平箍筋在牛腿上部2h0/3的范围内截面面积 不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即
2
ASh > 0.5AS1 = 0.5×3050 = 1525mm 箍筋实配: d10@95
22
牛腿上部2/3h0范围内: Ash = 1571mm > 1525mm 满足要求.
根据剪跨比a/h0 = 1450.00/1295.00 = 1.12≥0.3应设弯起钢筋
弯起钢筋面积计算
根据《规范》10.8.4要求,弯起钢筋的截面面积 不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即
2
ASb > 0.5AS1 = 0.5×3050 = 1525mm 弯筋实配: 4D25
22
Asb = 1963mm(ρ=0.15%) > 1525mm 满足要求.
在31～39轴和41～45轴处两道轨道梁在结构框架柱之间通过，由于轨道梁中心距框架柱间距较大，所以在结构框架柱位置布设横向梁支撑轨道梁。横向梁截面根据跨度的不同而发生改变，根据不同的跨度采用不同的配筋。横向梁跨度长度分别为，5.3m设在31～34轴截面尺寸800mm×600mm、7.8m设置在35～39轴截面尺寸800mm×800mm、8.2m设置在44～45轴截面尺寸1000mm×900mm。横向梁钢筋锚入框架梁立柱中，横向梁中预留轨道梁钢筋。因为此横向梁可能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于横向梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。
4.3.1 5.3m横向梁承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRBF335 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 5300 B×H = 800 × 600
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.002 870.990 0.005 剪 力: 411.745 -226.415 -864.575 上部as: 60 60 60 下部as: 60 60 60 上部纵筋: 960 960 960 下部纵筋: 1130 6014 1130 箍 筋Asv: 2674 2674 2674 上纵实配: 4P28(2463) 4P28(2463) 4P28(2463) 下纵实配: 10P28(6158) 10P28(6158) 10P28(6158) 箍筋实配: 4d12@100(4524) 4d12@100(4524) 4d12@100(4524) 腰筋实配: 6d14(924) 6d14(924) 6d14(924) 上实配筋率: 0.51% 0.51% 0.51% 下实配筋率: 1.28% 1.28% 1.28% 箍筋配筋率: 0.57% 0.57% 0.57% 裂 缝: 0.000 0.381 0.000 挠 度: 0.000 8.904 0.000 最大裂缝:0.381mm
最大挠度:8.904mm
19
Ф28
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、横向梁、轨道梁钢筋应互相锚入。
4.3.1 7.8m横向梁承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB335 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 40mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 按裂缝控制配筋计算 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22
纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m 裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 7800 B×H = 1000 × 900
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.005 1705.903 0.006 剪 力: 666.070 -39.231 -744.531 上部as: 60 60 60 下部as: 50 50 50 上部纵筋: 1800 1800 1800 下部纵筋: 2120 7115 2120 箍 筋Asv: 1396 1396 1396 上纵实配: 4D32(3217) 4D32(3217) 4D32(3217) 下纵实配: 10D32(8042) 10D32(8042) 10D32(8042) 箍筋实配: 4d12@200(2262) 4d12@200(2262) 4d12@200(2262) 腰筋实配: 6d20(1885) 6d20(1885) 6d20(1885) 上实配筋率: 0.36% 0.36% 0.36%
下实配筋率: 0.89% 0.89% 0.89% 箍筋配筋率: 0.23% 0.23% 0.23% 裂 缝: 0.000 0.381 0.000 挠 度: 0.000 11.447 0.000 最大裂缝:0.381mm
最大挠度:11.447mm
22
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、横向梁、轨道梁钢筋应互相锚入。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB400 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 按裂缝控制配筋计算 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22
纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m 裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 8200 B×H = 800 × 800
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.006 1755.907 0.005 剪 力: 686.769 8.049 -670.671 上部as: 60 60 60 下部as: 60 85 60 上部纵筋: 1280 1280 1280 下部纵筋: 1280 7708 1280 箍 筋Asv: 1116 1116 1116 上纵实配: 4E32(3217) 4E32(3217) 4E32(3217) 下纵实配: 12E32 4/8(9651) 12E32 4/8(9651) 12E32 4/8(9651) 箍筋实配: 4d12@250(1810) 4d12@250(1810) 4d12@250(1810) 腰筋实配: 4d20(1257) 4d20(1257) 4d20(1257)
下实配筋率: 1.51% 1.51% 1.51% 箍筋配筋率: 0.23% 0.23% 0.23% 裂 缝: 0.000 0.377 0.000 挠 度: 0.000 21.385 0.000 最大裂缝:0.377mm
最大挠度:21.385mm
25
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、横向梁、轨道梁钢筋应互相锚入。
4.4.1 立柱设置
轨道梁底面距结构顶板2.8m，横向梁设置在轨道梁下方，横向梁底面距结构顶板为2m，所以横向梁下方需设置立柱。为了保证立柱满足轨道梁承载力要求，而且保证主体结构顶板不被破坏，所以立柱需设置在结构框架柱上。在31～39轴和42～45轴中间两道结构框架柱上设置横通道承载立柱。为了满足承载力要求，立柱设置为1000mm×1000mm。因为此立柱设置要满足两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于立柱轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。
轨道梁支撑立柱示意图
4.4.2 立柱承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010), 本文简称《抗震规范》 1 已知条件及计算要求： (1)已知条件：矩形框架柱 b=1000mm，h=1000mm 计算长度 L=3.00m
22
砼强度等级 C35，fc=16.70N/mm ft=1.57N/mm
22
纵筋级别 HRB400，fy=360N/mm，fy'=360N/mm
2
箍筋级别 HPB300，fy=270N/mm 轴力设计值 N=1000.00kN
弯矩设计值 Mx=100.00kN.m，My=0.00kN.m 剪力设计值 Vy=50.00kN，Vx=0.00kN 按非抗震计算 (2)计算要求：
1.正截面受压承载力计算 2.斜截面承载力计算 3.裂缝计算
2 受压计算 2.1 轴压比
A=b⨯h=1000⨯1000=1000000mm
（根据《抗震规范》表6.3.6注2: 剪跨比小于1.5时没有轴压比限值!） 2.2 偏压计算
(1)计算相对界限受压区高度ξb《混凝土规范》式6.2.7-1:
(2)计算轴向压力作用点至钢筋合力点距离 e:
h
2
=
h-as=1000-60=940mm
e=ma{20,h/30} x=33.3mma
e=e+e=100.0
+33.3=133.3mm i0a
(3)计算配筋
e
i
=133.3mm≤0.3h0=0.3⨯940=282.0mm
按照小偏心受压构件计算:
计算相对受压区高度ξ, 根据《混凝土规范》式6.2.17-8:
ξ=1.4638 > h/h0=1000.00/940.00=1.0638, 取相对受压区高度ξ为ξb=h/h0=1.0638
2.3 轴压验算
(1)计算稳定系数φ
根据《混凝土规范》表6.2.15: 取稳定系数φ=1.000 (2)计算配筋, 根据《混凝土规范》公式6.2.15:
2
取As=0mm
2
偏压计算配筋: x方向Asx=-21385mm
2
: y方向Asy=0mm
2
轴压计算配筋: x方向Asx=0mm
2
: y方向Asy=0mm
2
计算配筋结果: x方向Asx=0mm
2
y方向Asy=0mm 最终配筋面积:
222
x方向单边: Asx=0mm ≤ ρmin×A=0.0020×1000000=2000mm, 取Asx=2000mm
222
y方向单边: Asy=0mm ≤ ρmin×A=0.0020×1000000=2000mm, 取Asy=2000mm
22
全截面: As=2×Asx+2×Asy=8000mm > ρmin×A=0.0055×1000000=5500mm 3 受剪计算
3.1 x方向受剪计算
剪力为零, 采用构造配筋: 箍筋最小配筋率: 0.40%
由于箍筋不加密, 故ρvmin=0.4%×0.5=0.2%
3.2 y方向受剪计算
h=h-a=1000-60=940mm 0s
(1)截面验算, 根据《混凝土规范》式6.3.1: hw/b=0.9 ≤ 4, 受剪截面系数取0.25
Vy
=50.00kN
截面尺寸满足要求。 (2)配筋计算
根据《混凝土规范》式6.3.12:
箍筋最小配筋率: 0.40%
由于箍筋不加密, 故ρvmin=0.4%×0.5=0.2% 计算箍筋构造配筋Asvmin/s:
故箍筋配筋量: Asvy/s=1.111mm/mm 4 配置钢筋
22
(1)上部纵筋:7E25(3436mm ρ=0.34%) > As=2000mm，配筋满足。
22
(2)下部纵筋:7E25(3436mm ρ=0.34%) > As=2000mm，配筋满足。
222
(3)左右纵筋:5E25(2454mm ρ=0.25%)分配As=2945mm > As=2000mm，配筋满足。
22
(4)竖向箍筋:d12@150四肢箍(3016mm/m ρsv=0.30%) > Asv/s=1111mm/m，配筋满足。
22
(5)水平箍筋:d12@150四肢箍(3016mm/m ρsv=0.30%) > Asv/s=1111mm/m，配筋满足。 5 裂缝计算
5.1 左右侧裂缝计算
(1)根据《混凝土规范》 第7.1.2 注3), 偏压计算时 e0/h0=(0/150)/0.940=0.00
5.2 上下侧裂缝计算 (1)截面有效高度:
h0
2
=h-as=1000-60=940mm
(2)受拉钢筋应力计算, 根据《混凝土规范》式7.1.4-4:
取ηs=1.0
e
=ηse0+ys=1.0000⨯533+440=973mm
=0
γ'f
(3)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率, 根据《混凝土规范》式7.1.2-4:
2Ate=0.5bh=0.5⨯1000⨯1000=500000mm
ρte=0.0069
(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数, 根据《混凝土规范》式7.1.2-2:
ψ=-7.8526
构件受力特征系数 αcr = 1.9: (5)最大裂缝宽度计算, 根据《混凝土规范》式7.1.2-1: σs = σsq
5.3 裂缝计算结果
Wmax=max{0.000, 0.009}=0.009mm
4.5轨道梁立柱支撑
4.5.1 轨道梁设置
轨道梁底面距结构顶板2.8m，按照普通连续梁计算。在31～45轴中间设置两道轨道梁。为了满足承载力要求，轨道梁设置为800mm×800mm。实际配筋过程中由于跨度不同配筋有所变化，最大跨度为8.7m，最小跨度为4.4m，计算时按照最大跨度8.7m计算。由于龙门吊两轮跨度为11.387m，轨道梁跨中最大只承载一个轮压，考虑荷载系数单个轮压总荷载为400KN。
轨道梁布置剖面示意图
4.5.2 轨道梁承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》
1 计算简图：
2 计算条件：
荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50
均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3 梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑
恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB400
混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300
配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm
面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm
最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200
截面配筋方式 : 双筋 按裂缝控制配筋计算
3 计算结果：
单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22 纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m
裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 8700 B×H = 800 × 800
左 中 右
弯矩(+) : 0.003 1225.654 0.003
剪 力: 323.520 240.000 -323.520
上部as: 60 60 60
下部as: 60 60 60
上部纵筋: 1280 1280 1280
下部纵筋: 1280 4950 1280
箍 筋Asv: 1116 1116 1116
上纵实配: 4E28(2463) 4E28(2463) 4E28(2463)
下纵实配: 11E28(6773) 11E28(6773) 11E28(6773)
箍筋实配: 4d12@250(1810) 4d12@250(1810) 4d12@250(1810)
腰筋实配: 4d20(1257) 4d20(1257) 4d20(1257)
上实配筋率: 0.38% 0.38% 0.38%
下实配筋率: 1.06% 1.06% 1.06%
箍筋配筋率: 0.23% 0.23% 0.23%
裂 缝: 0.000 0.363 0.000
挠 度: 0.000 14.462 0.000
最大裂缝:0.363mm
最大挠度:14.462mm
本跨计算通过.
4 所有简图：
1:40说明：1、标注尺寸单位为mm。 2、立柱、牛腿、轨道梁钢筋应互相锚入。 3、本图为一跨轨道梁钢筋布置图，其余跨均参考此跨钢筋布置。
34
龙门吊轨道梁采用模筑砼的方法施工，严格控制梁顶标高。其施工工艺与结构的施工方法基本相同。
（1）牛腿支撑龙门吊轨道梁的施工
施工工序为：结构柱预留接茬筋→铺设轨道梁底模→钢筋绑扎→立侧模→浇筑轨道梁砼→拆除模板→拆除脚手架支撑。
轨道梁与结构柱之间采用钢筋连接。
（2）位于天然地基上的龙门吊轨道梁施工
施工工序为：轨道梁基坑开挖→基底三七灰土夯填→钢筋绑扎→立侧模→浇筑轨道梁砼→拆除模板→拆除脚手架支撑。
基底处理严格按照三七灰土夯填工艺施工。
（3）牛腿施工
牛腿采用模筑砼的方法施工。
中铁一局集团有限公司
西安市地铁三号线试验段TJSG-1标工程项目经理部
2012年7月
1、工程概况 ............................................................. 1
1.1 鱼化寨站概况及结构设计 ............................................ 1
1.2 龙门吊布置及设计 .................................................. 2
2、40吨龙门吊轨道梁设计说明 ............................................. 3
2.1 设计依据 .......................................................... 3
2.2 设计检算原则 ...................................................... 3
2.3 设计范围 .......................................................... 3
3、40吨龙门吊轨道梁结构设计参数 ......................................... 6
4、40吨龙门吊轨道梁设计验算 ............................................. 6
4.1 龙门吊轨道梁布设在天然地基上 ...................................... 6
4.1.1计算模型与计算荷载 ........................................... 6
4.1.2轨道梁受力与配筋计算 ......................................... 6
4.2 轨道梁布设在牛腿处 ................................................ 9
4.3 顶板轨道梁处于40～41轴位置牛腿设计 .............................. 13
4.3.1 牛腿设置 .................................................... 13
4.3.1 牛腿承载力与配筋计算 ........................................ 13
4.4 轨道梁横向支撑梁 ................................................. 16
4.3.1 5.3m横向梁承载力及配筋计算 ................................. 16
4.3.1 7.8m横向梁承载力及配筋计算 ................................. 20
4.3.1 8.2m横向梁承载力及配筋计算 ................................. 23
4.4 轨道梁立柱支撑 ................................................... 26
4.4.1 立柱设置 ................................................... 26
4.4.2 立柱承载力及配筋计算 ....................................... 26
4.5轨道梁立柱支撑 .................................................... 31
4.5.1 轨道梁设置 ................................................. 31
4.5.2 轨道梁承载力及配筋计算 ..................................... 32
5．龙门吊轨道梁施工 .................................................... 35
西安地铁三号线试验段TJSG-1标工程 40吨龙门吊轨道梁施工设计方案
1、工程概况
1.1 鱼化寨站概况及结构设计
鱼化寨站为西安市地铁三号一期工程的起点站，车站位于西安市雁塔区富裕路与丰盛路十字路口西侧，沿富裕路东西向靠路南侧布置。车站主体为地下两层三跨框架结构（局部为单柱双跨结构），长360.11m，标准段宽20.7m（西侧端头井段宽度为28.9m、东侧端头井宽度为26.4m），基坑开挖深度18.5m（端头井深约19.48m），覆土厚度3.38～3.88m，基底位于3-4-2粉质粘土层，基坑变形控制保护等级为一级。车站设六个出入口和三组风亭。
鱼化寨站平面示意图
西安市地铁三号线试验段TJSG-1标工程包含鱼化寨站、丈八北路站、鱼化寨站～丈八北路站区间（以下简称鱼～丈区间）、丈八北路站～延平门站区间（以下简称丈～延区间），共两站两区间。鱼化寨站～丈八北路站盾构区间，左线起止里程为ZDK12+141.075～ZDK14+237.540,左线全长2096.465m;右线起止里程YDK12+138.875～YDK14+237.540，右线全长2098.665m。在里程ZDK12+139.575～+208.145设置一条长68.57m的单渡线，在里程ZDK12+208.145～+224.245设盾构始发井连接单渡线段及盾构隧道段。区间先以R=400的曲线向东南方向前行，侧穿皂河桥及下穿皂河，然后以R=450m
土口设置在鱼化寨车站内。区间隧道采用盾构法施工，盾构隧道衬砌管片外径6.0m，内径5.4m，宽1.5m，厚0.3m，分为6块，管片采用错缝拼装。管片砼采用高抗渗高强度C50等级的混凝土，抗渗等级为S12。
1.2 龙门吊布置及设计
根据盾构隧道施工特点和工艺要求，计划在盾构始发井 (左线)先安装40吨龙门吊来进行隧道土石方及材料的吊运。随后根据施工要求，安装始发井（右线）40吨龙门吊。
在施工右线时40吨龙门吊架设位置：轨道梁布置位置为结构轴线31轴～45轴。轨道梁总共设置4道，南北两道分别设置在原始路面上，中间两道设置在结构顶板上。轨道梁承载力主要由结构框架柱及框架梁承载，经过验算可以满足承载力要求。为满足施工过程周转材料及拆除负环，4道轨道梁统一向基坑东侧顺延8m。
40t龙门吊主要起吊管片、碴土以及施工材料。一环管片重约20t/环，管片三块标准块总重约12t；碴土斗自重约13T，掘进一环渣土量约63m3，每斗出土重量约17T，共计30T，因此龙门吊的最大起吊重量约30t。龙门吊设计时考虑到安全储备，按最大吊重量约40T考虑。
本工程计划安装龙门吊跨度为12m，自重100t，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为6m，起重设备的最大吊重为40t。
2、40吨龙门吊轨道梁设计说明 2.1 设计依据
（1）西安市城市轨道交通三号线试验段工程土建工程的相关合同文件、招标文件、投标文件、设计资料等。
（2）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及西安地区在安全文明施工等方面的规定。
（3）江正荣编《建筑施工计算手册》。国振喜等编《简明建筑工程施工手册》。 （4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。 （5）《建筑施工手册》（第四版）。
（6）我单位的地下工程结构方面的施工经验。
2.2 设计检算原则
1）在满足结构受力的前提下应考虑挠度变形控制。 2）综合考虑结构的安全性、稳定性。 3）采取比较符合实际的力学模型进行计算。
2.3 设计范围
40t龙门吊钢筋混凝土轨道梁分别在不同位置处的受力和配筋设计。
轨道梁支撑形式
4
5
本工程计划安装龙门吊跨度为12m，自重100t，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊单边悬臂，悬臂长度为6m，起重设备的最大吊重为40t。
龙门吊跨度为12m，每侧两轮间距为11.387m。龙门吊起重设备为小车，该小车的最大承载为40t。龙门吊自重100t。考虑到龙门吊偏压，单个轮压最不利情况最大值为250KN，安全系数按1.2考虑约为300KN，单侧轮压为500KN。
龙门吊轨道直接安装在钢筋砼轨道梁上，在轨道梁上预埋固定钢轨的钢筋。轨道梁一侧沿31～45轴纵向设置，在45轴之外向东延伸8米。为了区分轨道梁，把轨道梁分为a、b、c、d四道。
4、40吨龙门吊轨道梁设计验算 4.1 龙门吊轨道梁布设在天然地基上
4.1.1计算模型与计算荷载
龙门吊轨道梁按天然地基梁进行计算，龙门吊单侧轨距为11.387m，龙门吊作用于轨道上轨压和起吊材料对轨道梁的压力F=300kN。
4.1.2轨道梁受力与配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010), 本文简称《抗震规范》 1 已知条件及计算要求：
(1)已知条件：矩形梁 b=600mm，h=450mm。
2222
砼 C35，fc=16.70N/mm，ft=1.57N/mm，纵筋 HRB400，fy=360N/mm，fy'=360N/mm，箍筋 HPB300，
2
fy=270N/mm。
弯矩设计值 M=300.00kN.m，剪力设计值 V=10.00kN，扭矩设计值 T=0.00kN.m。 (2)计算要求：
1.正截面受弯承载力计算 2.斜截面受剪承载力计算 3.裂缝宽度计算。
2 抗弯计算:
(1)求相对界限受压区高度ξb
-5-5
εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10=0.0033-(35-50)×10=0.00345 εcu>0.0033，取εcu=0.00330 按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)
(6.2.10-1)
(3)求截面抵抗矩系数αs h0=h-as=450-35=415mm
(4)求相对受压区高度ξ
(5)求受拉钢筋面积As
2
As=ξα1fcbh0/fy=0.192×1.00×16.70×600×415/360=2222mm (6)配筋率验算 受拉钢筋配筋率
ρ=As/(bh)=2222/(600×450)=0.82% > ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.57/360=0.0020}=0.0020 配筋率满足要求 3 抗剪计算:
(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)
V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×600×415=1039575N=1039.58kN > V=10kN 截面尺寸满足要求。
(2)配筋计算，按混凝土规范公式(6.3.4-2) V
3
= (10.00×10-0.70×1.57×600×415)/(270×415)
22
= -2.35298mm/mm=-2352.98mm/m
配箍率 ρsv=Asv/s/b=-2.35298/600=-0.39%
22
抗剪箍筋按构造配筋: Asv/s = ρsvmin×b=0.14%×600=0.83733mm/mm=837.33mm/m 4 配置钢筋：
2
(1)上部纵筋：计算As=540mm，
2
实配4E25(1963mm ρ=0.73%)，配筋满足
2
(2)下部纵筋：计算As=2222mm，
2
实配5E25(2454mm ρ=0.91%)，配筋满足
2
(3)箍筋：计算Av/s=837mm/m，
2
实配d10@300四肢(1047mm/m ρsv=0.17%)，配筋满足 5 裂缝计算:
(1)截面有效高度:
h0
=h-as=450-35=415mm
(2)受拉钢筋应力计算, 根据《混凝土规范》式7.1.4-3:
2Ate=0.5bh=0.5⨯600⨯450=135000mm
(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数, 根据《混凝土规范》式7.1.2-2:
ψ=-0.5262
根据《混凝土规范》表7.1.2-1 构件受力特征系数 αcr = 1.9: (5)最大裂缝宽度计算, 根据《混凝土规范》式7.1.2-1: σs = σsq
Wmax=0.014mm
龙门吊轨道梁设在牛腿处进行计算，龙门吊单侧轨距为11.387m，牛腿间距为4.5m。由于龙门吊轮距较宽，每跨只承受龙门吊1/4轮压。龙门吊作用于轨道上轨压和起吊材料对轨道梁的压力充分考虑系数F=300kN。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40 配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB400 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 25mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 25mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22
纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m 裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 -283.788 弯矩(+) : 0.001 290.442 0.000 剪 力: 141.236 -243.064 -267.364 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 720 720 1457 下部纵筋: 720 1491 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804)
下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.000 0.317 0.304 挠 度: 0.000 2.713 0.000 最大裂缝:0.317mm
最大挠度:2.713mm
梁号 2: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : -283.788 0.000 -189.192 弯矩(+) : 0.000 195.846 0.000 剪 力: 225.321 201.021 -183.279 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 1457 720 977 下部纵筋: 720 1010 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804) 上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.304 0.120 0.107 挠 度: 0.000 1.181 0.000 最大裂缝:0.304mm
最大挠度:1.181mm
梁号 3: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : -189.192 0.000 -283.788 弯矩(+) : 0.000 195.846 0.000 剪 力: 183.279 -201.021 -225.321 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 977 720 1457 下部纵筋: 720 1010 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804) 上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.107 0.120 0.304 挠 度: 0.000 1.181 0.000
最大裂缝:0.304mm
最大挠度:1.181mm
梁号 4: 跨长 = 4500 B×H = 600 × 600
左 中 右 弯矩(-) : -283.788 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.000 290.442 0.001 剪 力: 267.364 243.064 -141.236 上部as: 35 35 35 下部as: 35 35 35 上部纵筋: 1457 720 720 下部纵筋: 720 1491 720 箍 筋Asv: 837 837 837 上纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 下纵实配: 4E25(1963) 4E25(1963) 4E25(1963) 箍筋实配: 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 4d10@250(1257) 腰筋实配: 4d16(804) 4d16(804) 4d16(804) 上实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 下实配筋率: 0.55% 0.55% 0.55% 箍筋配筋率: 0.21% 0.21% 0.21% 裂 缝: 0.304 0.317 0.000 挠 度: 0.000 2.713 0.000 最大裂缝:0.317mm
最大挠度:2.713mm
12
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、牛腿、轨道梁钢筋应互相锚入。
4.3.1 牛腿设置
在40~41轴结构中柱位置布设轨道梁，龙门吊轨道梁为一直线梁。由于轨道梁偏移立柱较大，必须在立柱上设置牛腿。因此在40~41轴立柱处设计一长1.850mm、宽1000mm、高1300mm牛腿支座.牛腿与立柱、轨道梁之间钢筋锚固。因为此牛腿处可能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于轨道梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。 4.3.1 牛腿承载力与配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 1 设计资料： 1.1 已知条件：
22
混凝土强度等级：C35, ftk=2.20N/mm, fc=16.70N/mm
2
纵筋级别： HRB335, fy=300N/mm
2
箍筋级别: HPB300, fy=270N/mm
2
弯筋级别: HRB335, fy=300N/mm 牛腿类型: 无上柱双牛腿
牛腿尺寸: b=1000mm h=1300mm h1=440mm c=1850mm 下柱宽度: H1=700mm
牛腿顶部竖向力值: F1vk=370.37kN F2vk=370.37kN F1v=500.00kN F2v=500.00kN a1=1450.00mm a2=950.00mm 牛腿顶部水平力值: F1hk=0.00kN F2hk=0.00kN F1h=0.00kN F2h=0.00kN 1.2 计算要求：
1.斜截面抗裂验算 2.正截面抗弯计算
3.水平箍筋/弯起钢筋面积计算
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）第10.8.1条规定：
= 1143.335kN
Fvk = 370.370kN
剪跨比a/h0 = 1450.00/1295.00 = 1.12
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）第10.8.2条规定： 纵筋计算配筋量:
2
= 2195mm ρ = 0.170% 根据《规范》第10.8.3条的规定，承受竖向力所需的纵向受力钢筋配筋率不能小于最小配筋率
ρmin = 0.45ft/fy = 0.45×1.57/300.00 = 0.236% > 0.2%, 取ρmin = 0.236%
2
取As1 = ρminbh0 = 0.200%×1000×1295 = 3050mm
32
As = AS1+AS2 = AS1+1.2Fh/fy = 3050+(1.2×0.00×10)/300 = 3050mm
22
纵筋实配: 7D25 As=3436mm(ρ=0.27%)>3050mm 满足要求. 4 水平箍筋/弯起钢筋面积计算 水平箍筋面积计算：
根据《规范》10.8.4要求,水平箍筋在牛腿上部2h0/3的范围内截面面积 不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即
2
ASh > 0.5AS1 = 0.5×3050 = 1525mm 箍筋实配: d10@95
22
牛腿上部2/3h0范围内: Ash = 1571mm > 1525mm 满足要求.
根据剪跨比a/h0 = 1450.00/1295.00 = 1.12≥0.3应设弯起钢筋
弯起钢筋面积计算
根据《规范》10.8.4要求,弯起钢筋的截面面积 不宜小于承受竖向力受拉钢筋截面面积的二分之一，即
2
ASb > 0.5AS1 = 0.5×3050 = 1525mm 弯筋实配: 4D25
22
Asb = 1963mm(ρ=0.15%) > 1525mm 满足要求.
在31～39轴和41～45轴处两道轨道梁在结构框架柱之间通过，由于轨道梁中心距框架柱间距较大，所以在结构框架柱位置布设横向梁支撑轨道梁。横向梁截面根据跨度的不同而发生改变，根据不同的跨度采用不同的配筋。横向梁跨度长度分别为，5.3m设在31～34轴截面尺寸800mm×600mm、7.8m设置在35～39轴截面尺寸800mm×800mm、8.2m设置在44～45轴截面尺寸1000mm×900mm。横向梁钢筋锚入框架梁立柱中，横向梁中预留轨道梁钢筋。因为此横向梁可能两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于横向梁轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。
4.3.1 5.3m横向梁承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRBF335 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 5300 B×H = 800 × 600
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.002 870.990 0.005 剪 力: 411.745 -226.415 -864.575 上部as: 60 60 60 下部as: 60 60 60 上部纵筋: 960 960 960 下部纵筋: 1130 6014 1130 箍 筋Asv: 2674 2674 2674 上纵实配: 4P28(2463) 4P28(2463) 4P28(2463) 下纵实配: 10P28(6158) 10P28(6158) 10P28(6158) 箍筋实配: 4d12@100(4524) 4d12@100(4524) 4d12@100(4524) 腰筋实配: 6d14(924) 6d14(924) 6d14(924) 上实配筋率: 0.51% 0.51% 0.51% 下实配筋率: 1.28% 1.28% 1.28% 箍筋配筋率: 0.57% 0.57% 0.57% 裂 缝: 0.000 0.381 0.000 挠 度: 0.000 8.904 0.000 最大裂缝:0.381mm
最大挠度:8.904mm
19
Ф28
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、横向梁、轨道梁钢筋应互相锚入。
4.3.1 7.8m横向梁承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB335 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 40mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 按裂缝控制配筋计算 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22
纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m 裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 7800 B×H = 1000 × 900
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.005 1705.903 0.006 剪 力: 666.070 -39.231 -744.531 上部as: 60 60 60 下部as: 50 50 50 上部纵筋: 1800 1800 1800 下部纵筋: 2120 7115 2120 箍 筋Asv: 1396 1396 1396 上纵实配: 4D32(3217) 4D32(3217) 4D32(3217) 下纵实配: 10D32(8042) 10D32(8042) 10D32(8042) 箍筋实配: 4d12@200(2262) 4d12@200(2262) 4d12@200(2262) 腰筋实配: 6d20(1885) 6d20(1885) 6d20(1885) 上实配筋率: 0.36% 0.36% 0.36%
下实配筋率: 0.89% 0.89% 0.89% 箍筋配筋率: 0.23% 0.23% 0.23% 裂 缝: 0.000 0.381 0.000 挠 度: 0.000 11.447 0.000 最大裂缝:0.381mm
最大挠度:11.447mm
22
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、横向梁、轨道梁钢筋应互相锚入。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》 1 计算简图：
2 计算条件： 荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3
梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB400 混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300 配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm 面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm 最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式 : 双筋 按裂缝控制配筋计算 3 计算结果： 单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22
纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m 裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 8200 B×H = 800 × 800
左 中 右 弯矩(-) : 0.000 0.000 0.000 弯矩(+) : 0.006 1755.907 0.005 剪 力: 686.769 8.049 -670.671 上部as: 60 60 60 下部as: 60 85 60 上部纵筋: 1280 1280 1280 下部纵筋: 1280 7708 1280 箍 筋Asv: 1116 1116 1116 上纵实配: 4E32(3217) 4E32(3217) 4E32(3217) 下纵实配: 12E32 4/8(9651) 12E32 4/8(9651) 12E32 4/8(9651) 箍筋实配: 4d12@250(1810) 4d12@250(1810) 4d12@250(1810) 腰筋实配: 4d20(1257) 4d20(1257) 4d20(1257)
下实配筋率: 1.51% 1.51% 1.51% 箍筋配筋率: 0.23% 0.23% 0.23% 裂 缝: 0.000 0.377 0.000 挠 度: 0.000 21.385 0.000 最大裂缝:0.377mm
最大挠度:21.385mm
25
说明：1、标注尺寸单位为mm。
2、立柱、横向梁、轨道梁钢筋应互相锚入。
4.4.1 立柱设置
轨道梁底面距结构顶板2.8m，横向梁设置在轨道梁下方，横向梁底面距结构顶板为2m，所以横向梁下方需设置立柱。为了保证立柱满足轨道梁承载力要求，而且保证主体结构顶板不被破坏，所以立柱需设置在结构框架柱上。在31～39轴和42～45轴中间两道结构框架柱上设置横通道承载立柱。为了满足承载力要求，立柱设置为1000mm×1000mm。因为此立柱设置要满足两台龙门吊同时经过，龙门吊作用于立柱轮压和吊具及渣斗的总荷载考虑为1000KN。
轨道梁支撑立柱示意图
4.4.2 立柱承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010), 本文简称《抗震规范》 1 已知条件及计算要求： (1)已知条件：矩形框架柱 b=1000mm，h=1000mm 计算长度 L=3.00m
22
砼强度等级 C35，fc=16.70N/mm ft=1.57N/mm
22
纵筋级别 HRB400，fy=360N/mm，fy'=360N/mm
2
箍筋级别 HPB300，fy=270N/mm 轴力设计值 N=1000.00kN
弯矩设计值 Mx=100.00kN.m，My=0.00kN.m 剪力设计值 Vy=50.00kN，Vx=0.00kN 按非抗震计算 (2)计算要求：
1.正截面受压承载力计算 2.斜截面承载力计算 3.裂缝计算
2 受压计算 2.1 轴压比
A=b⨯h=1000⨯1000=1000000mm
（根据《抗震规范》表6.3.6注2: 剪跨比小于1.5时没有轴压比限值!） 2.2 偏压计算
(1)计算相对界限受压区高度ξb《混凝土规范》式6.2.7-1:
(2)计算轴向压力作用点至钢筋合力点距离 e:
h
2
=
h-as=1000-60=940mm
e=ma{20,h/30} x=33.3mma
e=e+e=100.0
+33.3=133.3mm i0a
(3)计算配筋
e
i
=133.3mm≤0.3h0=0.3⨯940=282.0mm
按照小偏心受压构件计算:
计算相对受压区高度ξ, 根据《混凝土规范》式6.2.17-8:
ξ=1.4638 > h/h0=1000.00/940.00=1.0638, 取相对受压区高度ξ为ξb=h/h0=1.0638
2.3 轴压验算
(1)计算稳定系数φ
根据《混凝土规范》表6.2.15: 取稳定系数φ=1.000 (2)计算配筋, 根据《混凝土规范》公式6.2.15:
2
取As=0mm
2
偏压计算配筋: x方向Asx=-21385mm
2
: y方向Asy=0mm
2
轴压计算配筋: x方向Asx=0mm
2
: y方向Asy=0mm
2
计算配筋结果: x方向Asx=0mm
2
y方向Asy=0mm 最终配筋面积:
222
x方向单边: Asx=0mm ≤ ρmin×A=0.0020×1000000=2000mm, 取Asx=2000mm
222
y方向单边: Asy=0mm ≤ ρmin×A=0.0020×1000000=2000mm, 取Asy=2000mm
22
全截面: As=2×Asx+2×Asy=8000mm > ρmin×A=0.0055×1000000=5500mm 3 受剪计算
3.1 x方向受剪计算
剪力为零, 采用构造配筋: 箍筋最小配筋率: 0.40%
由于箍筋不加密, 故ρvmin=0.4%×0.5=0.2%
3.2 y方向受剪计算
h=h-a=1000-60=940mm 0s
(1)截面验算, 根据《混凝土规范》式6.3.1: hw/b=0.9 ≤ 4, 受剪截面系数取0.25
Vy
=50.00kN
截面尺寸满足要求。 (2)配筋计算
根据《混凝土规范》式6.3.12:
箍筋最小配筋率: 0.40%
由于箍筋不加密, 故ρvmin=0.4%×0.5=0.2% 计算箍筋构造配筋Asvmin/s:
故箍筋配筋量: Asvy/s=1.111mm/mm 4 配置钢筋
22
(1)上部纵筋:7E25(3436mm ρ=0.34%) > As=2000mm，配筋满足。
22
(2)下部纵筋:7E25(3436mm ρ=0.34%) > As=2000mm，配筋满足。
222
(3)左右纵筋:5E25(2454mm ρ=0.25%)分配As=2945mm > As=2000mm，配筋满足。
22
(4)竖向箍筋:d12@150四肢箍(3016mm/m ρsv=0.30%) > Asv/s=1111mm/m，配筋满足。
22
(5)水平箍筋:d12@150四肢箍(3016mm/m ρsv=0.30%) > Asv/s=1111mm/m，配筋满足。 5 裂缝计算
5.1 左右侧裂缝计算
(1)根据《混凝土规范》 第7.1.2 注3), 偏压计算时 e0/h0=(0/150)/0.940=0.00
5.2 上下侧裂缝计算 (1)截面有效高度:
h0
2
=h-as=1000-60=940mm
(2)受拉钢筋应力计算, 根据《混凝土规范》式7.1.4-4:
取ηs=1.0
e
=ηse0+ys=1.0000⨯533+440=973mm
=0
γ'f
(3)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率, 根据《混凝土规范》式7.1.2-4:
2Ate=0.5bh=0.5⨯1000⨯1000=500000mm
ρte=0.0069
(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数, 根据《混凝土规范》式7.1.2-2:
ψ=-7.8526
构件受力特征系数 αcr = 1.9: (5)最大裂缝宽度计算, 根据《混凝土规范》式7.1.2-1: σs = σsq
5.3 裂缝计算结果
Wmax=max{0.000, 0.009}=0.009mm
4.5轨道梁立柱支撑
4.5.1 轨道梁设置
轨道梁底面距结构顶板2.8m，按照普通连续梁计算。在31～45轴中间设置两道轨道梁。为了满足承载力要求，轨道梁设置为800mm×800mm。实际配筋过程中由于跨度不同配筋有所变化，最大跨度为8.7m，最小跨度为4.4m，计算时按照最大跨度8.7m计算。由于龙门吊两轮跨度为11.387m，轨道梁跨中最大只承载一个轮压，考虑荷载系数单个轮压总荷载为400KN。
轨道梁布置剖面示意图
4.5.2 轨道梁承载力及配筋计算
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001), 本文简称《荷载规范》
1 计算简图：
2 计算条件：
荷载条件:
均布恒载标准值: 0.00kN/m 活载准永久值系数: 0.50
均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度: 0.0%
3 梁容重 : 25.00kN/m 计算时考虑梁自重: 考虑
恒载分项系数 : 1.20 活载分项系数 : 1.40
配筋条件:
抗震等级 : 不设防 纵筋级别 : HRB400
混凝土等级 : C35 箍筋级别 : HPB300
配筋调整系数 : 1.0 上部纵筋保护层厚: 50mm
面积归并率 : 30.0% 下部纵筋保护层厚: 50mm
最大裂缝限值 : 0.400mm 挠度控制系数C : 200
截面配筋方式 : 双筋 按裂缝控制配筋计算
3 计算结果：
单位说明:
弯 矩:kN.m 剪 力:kN
22 纵筋面积:mm 箍筋面积:mm/m
裂 缝:mm 挠 度:mm
梁号 1: 跨长 = 8700 B×H = 800 × 800
左 中 右
弯矩(+) : 0.003 1225.654 0.003
剪 力: 323.520 240.000 -323.520
上部as: 60 60 60
下部as: 60 60 60
上部纵筋: 1280 1280 1280
下部纵筋: 1280 4950 1280
箍 筋Asv: 1116 1116 1116
上纵实配: 4E28(2463) 4E28(2463) 4E28(2463)
下纵实配: 11E28(6773) 11E28(6773) 11E28(6773)
箍筋实配: 4d12@250(1810) 4d12@250(1810) 4d12@250(1810)
腰筋实配: 4d20(1257) 4d20(1257) 4d20(1257)
上实配筋率: 0.38% 0.38% 0.38%
下实配筋率: 1.06% 1.06% 1.06%
箍筋配筋率: 0.23% 0.23% 0.23%
裂 缝: 0.000 0.363 0.000
挠 度: 0.000 14.462 0.000
最大裂缝:0.363mm
最大挠度:14.462mm
本跨计算通过.
4 所有简图：
1:40说明：1、标注尺寸单位为mm。 2、立柱、牛腿、轨道梁钢筋应互相锚入。 3、本图为一跨轨道梁钢筋布置图，其余跨均参考此跨钢筋布置。
34
龙门吊轨道梁采用模筑砼的方法施工，严格控制梁顶标高。其施工工艺与结构的施工方法基本相同。
（1）牛腿支撑龙门吊轨道梁的施工
施工工序为：结构柱预留接茬筋→铺设轨道梁底模→钢筋绑扎→立侧模→浇筑轨道梁砼→拆除模板→拆除脚手架支撑。
轨道梁与结构柱之间采用钢筋连接。
（2）位于天然地基上的龙门吊轨道梁施工
施工工序为：轨道梁基坑开挖→基底三七灰土夯填→钢筋绑扎→立侧模→浇筑轨道梁砼→拆除模板→拆除脚手架支撑。
基底处理严格按照三七灰土夯填工艺施工。
（3）牛腿施工
牛腿采用模筑砼的方法施工。
中铁一局集团有限公司
西安市地铁三号线试验段TJSG-1标工程项目经理部
2012年7月
1、工程概况 ............................................................. 1
1.1 鱼化寨站概况及结构设计 ............................................ 1
1.2 龙门吊布置及设计 .................................................. 2
2、40吨龙门吊轨道梁设计说明 ............................................. 3
2.1 设计依据 .......................................................... 3
2.2 设计检算原则 ...................................................... 3
2.3 设计范围 .......................................................... 3
3、40吨龙门吊轨道梁结构设计参数 ......................................... 6
4、40吨龙门吊轨道梁设计验算 ............................................. 6
4.1 龙门吊轨道梁布设在天然地基上 ...................................... 6
4.1.1计算模型与计算荷载 ........................................... 6
4.1.2轨道梁受力与配筋计算 ......................................... 6
4.2 轨道梁布设在牛腿处 ................................................ 9
4.3 顶板轨道梁处于40～41轴位置牛腿设计 .............................. 13
4.3.1 牛腿设置 .................................................... 13
4.3.1 牛腿承载力与配筋计算 ........................................ 13
4.4 轨道梁横向支撑梁 ................................................. 16
4.3.1 5.3m横向梁承载力及配筋计算 ................................. 16
4.3.1 7.8m横向梁承载力及配筋计算 ................................. 20
4.3.1 8.2m横向梁承载力及配筋计算 ................................. 23
4.4 轨道梁立柱支撑 ................................................... 26
4.4.1 立柱设置 ................................................... 26
4.4.2 立柱承载力及配筋计算 ....................................... 26
4.5轨道梁立柱支撑 .................................................... 31
4.5.1 轨道梁设置 ................................................. 31
4.5.2 轨道梁承载力及配筋计算 ..................................... 32
5．龙门吊轨道梁施工 .................................................... 35