固定式塔式起重机抗倾翻稳定性和基础设计计算

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随着矿山开采规模的扩大，大型矿山竖井建设施工常常要使用固定式塔式起重机，固定式塔式起重机基础设计最主要的要求是防止塔机整机倾翻.整机倾翻会造成机毁人亡，会给用户带来巨大的经济损失，是最大的塔机安全事故.设计塔式起重机基础时先应对整机抗倾翻稳定性进行计算，得到最符合稳定条件的混凝土基础的重量，作为设计塔机基础的依据。

1 抗倾翻稳定性计算根据 GB/T13752(塔式起重机设计规范》和 GB/T20304(塔式起重机稳定性要求》的要求，塔机抗倾翻稳定性验算应对塔机的基本稳定性、动态稳定性、向后倾翻稳定性、安装稳定性等工作状态和暴风侵袭非工作状态进行计算.塔机倾翻力矩如图l所示。

1.1 工作状态下的基本稳定性计算最大起重力矩下塔机向前倾翻的可能性。

1)自重力矩(包括配重块的作用).塔机空载时相对于塔身中心线向后倾，此时的后倾力矩为 搴，能有利于防止塔机向前倾.自重力矩是塔机相对于前倾翻线向后的保持力矩(如图1)。

图 1 塔机倾翻力矩Fig。1 Schematic diagram of torquetower crane overturning moment自M空(G自G基)×b/2. (1)式中，G自：整台塔机的重量；6：地基总宽度；G基：混凝土基础的重量。

2)静态超载时的起重力矩.在最大起重量对应的最大幅度处，塔机静态超载25%。

M起(1.25QHG车G钩)(RH-b/2). (2)收稿日期：2013-03-29通信作者：刘松朝(1968-)，男，湖南涟源人，工程师，研究方向 塔式起重机.E-mail：liu-song-chao###163.coin77式中，Q ：塔机的最大额定起重量；G车：变幅小车的重量；G铀：吊钩的重量。

1.2 工作状态下的动态稳定性检测有风动载工作状况塔机向前倾翻的稳定性，按最不利的组合，风载荷作为前倾翻因素，风由平衡臂向前吹向起重臂。

2)动态起重力矩.应取动态工况下的最大起重力矩，动态系数 取 1.15。

M起[(QHG钩)X 1.15G车](RH-b/2).(4)3)风载荷 取风从后向前的工作风载荷，用J)1 表，示。

4)水平惯性力和吊重风力 .以吊索倾斜 3。为限，水平力为P (QHG钩)tg3。； (5)M P h 。

5)坡度载荷.塔机安装时，塔身不可能是绝对竖直的，因此存在附加的坡度载荷。

Mx坡0.o1(∑GiYiQnh ). (6)式中，G ：塔机各部件的重量； ：塔机各部件重心的高度值。

自 - w -肘 -M嵫 -1.35M，≥0. (7)1.3 工作状态下的向后倾翻稳定性吊重突然卸载致使塔机 向后倾，以后倾翻线为基准。

M自(G自G基)b/2- 空. (8)2)风载荷.工作风载荷，向后吹向平衡臂，仍记为 w。

[(QHG钩)x lI l5 ]( Hb/2).(9)4)M 坡同前，没有多大变化。

自- - 坡-0.2 ≥0. (10)7R1.4 暴风侵袭非工作状态1.4.1 风向后吹此工况下， 摩不利于塔机稳定。

自-1.2MwF- 嫩 ≥0. (11)暴风侵袭时，固定式塔机起重臂会随风转动，这种不稳定的非工作状态出现的可能性很小，此状态验算结果仅供参考。

1.4.2 风向前吹态此时，M 有利于塔机稳定，固定式塔机的起重臂会随风转动，施工实践中基本上属于这种稳定的非工作状态。

自-1.2MwF-M，坡≥0. (12)1。5 非工作状态下的安装稳定性固定式塔机安装时要特别注意平衡臂、起重臂、配重块的安装顺序：-般先安装平衡臂，此时塔机向后倾；再安装起重臂，未安装配重块时，塔机向前倾；然后安装配重块，即空载状态，塔机向后倾.按理应对以上3步中的每-步都要计算，但这3步中，以第二步肘自的值为最小，稳定性最差，而此时的前顷力矩却很大。

M自-M安(G安G基)b/2. (13)式中， 安：安装状态下的前倾力矩；G安：安装状态下的整机重量。

此时，塔机不高，肘w应减去配重块的风力和低出的塔身高度的风力。

‰ 也较小.因为安装时塔身较矮，故∑G 不大；并且没有起升载荷。

稳定判别条件：自- - 坡≥0. (14)对此种工况， 自较小，而‰ 和 坡由于是矮塔，值也较小，故多不危险.但随着塔机规格的加大、臂架的加长，安装工况就显得越来越重要，有可能上升为主要的工作状态，这就是有些塔机安装平衡臂以后要先安装 1块或 2块配重块，然后再安装起重臂的原因。

综合以上各工况，把G基进行比较，选取最大的G基值，作为混凝土基础设计的依据。

2 基础设计计算2.1 初步确定基础高度根据抗倾翻稳定性计算的基础重量 G甚和基础底面边长 b：H≥ . (15)， y式中， ：混凝土容重， 2.46 t/m 。

基础的有效高度：hH-or. f 16)式中， ：基础配筋的保护层厚度，-般不小于 70 mm。

2.2 验算混凝土基础的冲切强度混凝土基础的冲切强度应满足 ：O"t< . (”式中， ：垂直载荷在基础底板上产生的应力， ；R ：混凝土的抗拉强度； ：安全系数，-般取2.2；A·：当6≥。2h时，At( b-号- )6-(告-号-) ，当6<口2枷寸，A。( b-号- )6；A2：当b≥t/2 时，A2：(nh)h，当b<61，2 时，A (口h)h-(h号- )；口：塔身边长。

当 > 时，需放大日，重新确定基础的高度，为便于施工，-般以50 mm为单位进行放大。

2.3 配筋计算基础底板反力对混凝土基础产生的弯矩：M ort(6-。) (2b-口). (18)所需钢筋截面积 为： . . (19) As L式中，k：安全系数，k2.0；or。：钢筋屈服强度。

>0·15% - (20)根据所需钢筋截面积，查钢筋表得到所需钢筋规格.钢筋 中心间距不应大于 200 mm，-般蠕距为100，120，150，180 mm中的-个值。

在塔机应用中，制造厂家已经设计好了塔式起重机的基础图，并附于使用说明书中，客户应当严格按基础图施工，千万不可随意变动.并