1550改建項目是2006年華北鋁業有限公司重點項目,該工程得到了公司各級領導的重視,為了能節省資金和節省時間,儘快的投產,將新引進的1550鑄軋機置於原服務公司廠房內。這樣節省了大量工程費用,也節省了新建廠房的時間,但改造工程是相當麻煩的,如何保質保速度的完成這個工程項目就成為設計施工各方最大的難題;設備如何儘快的在生產車間內就位,保證工程正常投產成了首要解決的問題。在這樣的條件下,投入1550鑄軋機基礎設計。
二 、1550鑄軋機基礎的特點
(1)剖面形式複雜
1550鑄軋機基礎標高差別大,起伏錯落,並且設備荷載分布不均勻,導致基礎整體受力複雜,剖面形式相對較多,只能通過多個剖面來反映基礎的細部尺寸。
(2)螺栓孔多,且不統一
1550鑄軋機是一種精密的設備,這就要求設備有很好的固定和牢固的設備基礎,順利的把荷載傳到地基上。地腳螺栓就是聯繫設備和基礎的紐帶,1550鑄軋機基礎的預留螺栓孔有101個,直徑100mm的有56個,直徑150mm的有17個,直徑160mm的有6個,直徑200mm的有22個,並且標高 長度各不相同,導致設計難度增加。
(3)埋件多,易漏項
1550鑄軋機所有電纜溝 液壓溝側壁均設有間距1200mm埋件,所有溝轉角處設定鋼地溝梁,還有按工藝要求必須留設的埋件近40個之多,由於這些埋件所起的作用不同,以至於大小不同,錨筋數量不等,錨筋長短不一,這些都要根據所承受的拉力,壓力或剪力計算求得,增加了基礎設計的複雜性。
三 、1550鑄軋機基礎設計技術要求
1550鑄軋機基礎設計,應保證基礎有較強的穩定性和抗變形能力。根據涿神公司提供的資料,1550鑄軋機基礎技術要求:
⑴ 主機單輥最大軋制力矩為20tm
⑵ 卷取最大張力矩為10tm
⑶ 移動荷載:換輥軌道處20t
⑷ 運卷車軌道處10t
四 、1550鑄軋機基礎設計的難點及解決方案
(1)收集技術資料,了解地質情況,充分做好設計前期工作
1550鑄軋機基礎設計前期,涿神公司提供了機器的相關資料(土建條件圖),這些資料主要有:與機器有關的技術性能(名稱,型號,傳動方式,功率及荷載情況);機器底座外輪廓圖和基礎中按要求設定的坑,洞,溝,地腳螺栓的位置。
設計前對基礎的地質情況進行細緻的分析,取得正確的地質資料,採用合理的結構設計以保證基礎的穩定性,從而達到安全運行的目的。
(2)確定基礎的埋置深度及尺寸。
<1>確定埋置深度
在滿足工藝要求前提下,根據廠房基礎及管溝埋深, 螺栓孔的深度, 同時考慮節省工程費用, 1550鑄軋機基礎埋置深度是隨要求不斷變化的。兩個不同標高的土層的銜接是通過放坡實現的。應值得注意的是在橫剖與縱剖的交叉位置處出現放坡不容易處理,因為剖到的是放坡上的某一標高,不能充分反映基礎的剖面形式,在剖面的處理上應儘可能錯開放坡位置。
確定基礎尺寸
根據1550鑄軋機基礎整體性強的特點,將基礎設計成實體式基礎形式,考慮減輕基礎自重和節省建築材料,基礎的外形尺寸根據涿神公司提供的土建條件圖加以確定,同時滿足基礎整體剛度方面的構造要求及所謂“對心”要求(即要求機器基礎總重心與基底中心儘可能在一豎直線上);同時滿足安裝,調整和維修時所需的尺寸。確定基礎的外形尺寸為: 16240 mm, 12540 mm, 17570 mm, 12540mm.
(3)校核地基承載力
由於地基土在動荷作用下抗剪強度有所降低,並出現附加沉降,因而地基承載力設計值應予以折減。這樣, 1550鑄軋機基礎設計要滿足:
p≤af
p-基礎底面處的平均靜壓力設計值, kpa;
f-按>所確定的地基承載力設計值, kpa;
a-動力折減係數。振動加速度較小的機器基礎,一般可取a=1.0.
(4)進行配筋計算
基礎配筋及選用混凝土
1. 為避免設備基礎的不均勻沉降,按照>中10.0.7.1規定“長度大於6m小於11m的基礎頂,底面;基礎內坑,槽,洞口的邊緣或基礎斷面變化懸殊部位;支承點較少,集中力較大的部位基礎受力不均勻或局部受衝擊力的部位;宜配置直徑8~14mm,間距150~250mm的鋼筋網。 ”對1550鑄軋機基礎頂板和底板結構進行加強。在基礎中均配雙層雙向鋼筋,以加強基礎結構的整體性、穩定性和抗變形能力,保證設備基礎不失穩,同時也防止偏心荷載引起設備基礎不均勻沉降。
2. 鋼筋的錨固與鋼筋的連線是設計中要重點考慮的,根據《混凝土結構設計規範》gb50010-2002中規定,當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時,受拉鋼筋的錨固長度應按規定公式進行計算:對於普通鋼筋 lα=αfy/ft d
lα——受拉鋼筋的錨固長度;
fy——普通鋼筋的抗拉強度設計值;
ft——混凝土軸心抗拉強度設計值;
d——鋼筋的公稱直徑;
α——鋼筋外形係數。
縱向受拉鋼筋綁紮搭接接頭的搭接長度應根據位於同一連線區段內的鋼筋搭接接頭面積百分率按下列公式計算:
l l=§la
l l——縱向受拉鋼筋的搭接長度;
la——縱向受拉鋼筋的錨固長度;
§——縱向受拉鋼筋搭接長度修正係數;
在任何情況下,縱向受拉鋼筋綁紮搭接接頭的搭接長度均不應小於300mm.
3. 根據《混凝土結構設計規範》gb50010-2002關於結構混凝土耐久性的基本要求“環境類別為一級(室內正常環境下),基礎的最低混凝土強度等級取c20,考慮施工工期緊張,時間相對縮短,要求近早提高混凝土強度,在澆注混凝土時加入早強劑,提高了基礎混凝土標號採用c25,二次灌漿層採用c30細石混凝土。
地腳螺栓孔的留設
螺栓孔的精確定位至關重要,有絲毫差錯就可能導致整個基礎的報廢。除矩形螺栓孔外其他螺栓孔均採用螺鏇波紋管,直接把螺鏇波紋管澆注在混凝土裡,施工完畢後,螺鏇波紋管與混凝土成為一體,不用再拆除,使施工簡便,受力效果明顯提高。
經施工及試運行驗證,本1550鑄軋機基礎設計完全滿足生產要求,取得滿意的效果。
五、設備基礎設計中應注意事項
⑴ 在滿足地基穩定和變形要求前提下,基礎應儘量淺埋。當上層地基的承載力大於下層時,宜利用上層作持力層;
⑵ 基礎預埋螺栓孔及埋件要求準確無誤,設計者應進行多次檢查,確保萬無一失。
六、 結束語
設備基礎是保證設備正常運行的重要保證之一,基礎的穩定非常重要,要進行承載力、變形、穩定性計算,以實際的地質情況,制定合理的、經濟的、安全的設備基礎。