陳 晨

(黑龍江省水利第二工程處，哈爾濱150302)

0 前言

某小型工程位于山區(qū)，場(chǎng)地狹窄，地形復(fù)雜，交通不便，常規(guī)起重機(jī)械難于現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工使用。經(jīng)核算構(gòu)件最大處重為800 kN，故采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，安裝和拆除方便，造價(jià)低的桅桿式起重系統(tǒng)。主要組成［1］見(jiàn)圖1。

圖1 桅桿起重系統(tǒng)

1 地錨的設(shè)計(jì)

地錨的類型很多，常見(jiàn)的有埋樁地錨、打樁地錨、捆龍地錨、混凝土地錨及炮眼地錨等。大型永久性地錨多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，吊裝作業(yè)中的臨時(shí)地錨多采用圓木或型鋼制成。本工程簡(jiǎn)易桅桿重系統(tǒng)采用圓木捆龍地錨固定系統(tǒng)。

桅桿式起重系統(tǒng)是利用地錨將纜風(fēng)繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重滑車或承重繩固定在地基上，在使用時(shí)，桅桿應(yīng)保持一定的傾角(一般≤10°)。以便在吊裝時(shí)，構(gòu)件不致碰撞桅桿。纜風(fēng)繩≥4根，纜風(fēng)繩與地面的夾角為30°～45°，角度過(guò)大則對(duì)拔桿將產(chǎn)生較大的壓力，纜風(fēng)繩多采用鋼絲繩，需進(jìn)行防腐處理和拉力試驗(yàn)。桅桿式起重系統(tǒng)施工操作的安全性取決于地錨造型和施工質(zhì)量，因而必須十分重視。

圓木捆龍地錨由3根直徑18 cm、長(zhǎng)4 m的圓木組成，埋入深度3 m，由鋼絲繩捆扎，并由坑底沿斜槽斜向拉出與纜風(fēng)繩相接，纜風(fēng)繩與地面的夾角為30°，鋼絲繩距圓木端的距離為1 m。圓木抗折強(qiáng)度經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)為14 MPa。圓木捆龍后，采用黏性土回填壓實(shí)，壓實(shí)后經(jīng)環(huán)刀取樣，測(cè)得土壤堆積密度為18 kg/m3，地錨的摩擦系數(shù)為0.4。具體布置見(jiàn)圖2。

圖2 地錨布置圖

2 地錨的穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)布置分析，可以看出地錨主要承受纜風(fēng)繩所產(chǎn)生的拉力，其拉力可分解為水平分力和垂直分力，水平分力對(duì)坑壁土產(chǎn)生壓應(yīng)力，而垂直分力對(duì)地錨形成上拔力;若前土壁受壓失穩(wěn)或地錨抗拔失穩(wěn)，將導(dǎo)致起重系統(tǒng)損壞。因此，水平地錨設(shè)計(jì)必須進(jìn)行強(qiáng)度和抗拔穩(wěn)定性及土壁抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。

綜上分析，水平地錨的計(jì)算內(nèi)容應(yīng)包括:在垂直分力作用下地錨的抗拔穩(wěn)定性;在水平分力作用下側(cè)向土的強(qiáng)度;地錨強(qiáng)度的計(jì)算［2］。

2.1 地錨的抗拔穩(wěn)定性計(jì)算

由鋼絲繩或鋼筋環(huán)自坑底沿斜槽斜向拉出的，地錨的抗拔穩(wěn)定性按下式計(jì)算:

式中:K為安全系數(shù)，一般取1.6;Fy為地錨荷載的垂直分力;Fy=Fsin?，其中F為地錨荷載，?為纜風(fēng)繩與地面的夾角。G為作用在地錨型鋼上的土重;HLγ;式中b為型鋼寬度;b'為受壓區(qū)土的有效寬度，b'=b+Htgφ，φ為土的內(nèi)摩擦角，松土取15°～20°，一般土取 20°～ 30°，堅(jiān)硬土取 30°～40°;H為地錨埋深;L為型鋼長(zhǎng)度;γ為土的堆積密度。T為土壤摩擦力，T=ksFx，ks為摩擦系數(shù)，F(xiàn)x為地錨荷載的水平分力;Fx=Fcos?。地錨的抗拔穩(wěn)定受力分析見(jiàn)圖3。

圖3 地錨的抗拔穩(wěn)定受力分析簡(jiǎn)圖

該工程地錨的抗拔穩(wěn)定性計(jì)算為:

1)水平方向的分力:

2)垂直方向的分力:

3)地錨的土重:

4)摩擦力:

5)穩(wěn)定性計(jì)算:

2.2 側(cè)向土的強(qiáng)度計(jì)算

側(cè)向土的受力分析見(jiàn)圖4，地錨的容許承載力計(jì)算公式為:

式中:［σ］為地錨埋深H處土的容許承載力，［σ］=tg2(45°+)Hγ;K1為降低系數(shù)，一般取0.5～0.7。

計(jì)算公式為:

3 m處土壤容許承載力計(jì)算公式為:

因［?］K1≥，所以側(cè)向土的強(qiáng)度滿足要求。

圖4 側(cè)向土的受力分析簡(jiǎn)圖

2.3 地錨強(qiáng)度計(jì)算

地錨強(qiáng)度計(jì)算公式為:

1)地錨軸向力計(jì)算:

2)水平方向所受彎矩計(jì)算:

3)垂直方向所受彎矩計(jì)算:

4)截面抵抗矩計(jì)算:MPa＜ ［f］ =18MPa

故地錨型鋼強(qiáng)度滿足要求。

3 結(jié)論

桅桿式起重系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，安裝和拆除方便，造價(jià)低。但與常規(guī)起重設(shè)備相比，其起吊重量、安全穩(wěn)定性等還距有一定的差距。故在使用時(shí)，除要進(jìn)行設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定分析計(jì)算外，在進(jìn)行吊裝施工作業(yè)時(shí)，還要重視如下問(wèn)題:

1)吊裝裝作前必須對(duì)設(shè)備情況、構(gòu)件特點(diǎn)、操作要求、安全注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行施工交底。

2)使用前查明滑車的額定起重量，不準(zhǔn)起負(fù)荷，同時(shí)檢查滑車各零部件是否完好，裝配有無(wú)問(wèn)題，如有缺陷，嚴(yán)禁使用。

3)滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值，不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。

4)使用的鋼絲繩直徑必須符合規(guī)定要求，鋼繩與滑輪槽偏角不超過(guò)4°～6°。鋼絲繩不得出現(xiàn)銹蝕破損等現(xiàn)象。

5)在受力方向變化較大的地方和高空作業(yè)中，不宜使用吊鉤型滑車，應(yīng)選擇吊環(huán)式滑車，以防脫鉤，如用吊鉤型時(shí)，必須用鉛絲封口。

6)吊鉤表面應(yīng)光滑，不得有裂紋、無(wú)剝裂、折疊、銳角、毛刺、過(guò)燒等缺陷。不得使用鑄造的吊鉤。

7)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝距離不得小于桅桿高度。卷筒的中心至最近的一個(gè)導(dǎo)向滑車的距離應(yīng)大于卷筒長(zhǎng)度的20倍，當(dāng)繩索繞到卷筒的防繞入，當(dāng)繩索繞到卷筒的中心時(shí)，繩索應(yīng)與卷筒中心線垂直。

只有這樣才能確保桅桿式起重系統(tǒng)吊裝作業(yè)的順利運(yùn)行。

［1］嚴(yán)心娥.土木工程施工［M］.北京:北京大學(xué)出版社，2010:98-99.

［2］馬寧.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)［M］.北京:科學(xué)出版社，2008:75-80.