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大型塔机垂直运输，已广泛应用于水电工程中，其优越性已不言而喻。本文依据相关规范，通过施工简化计算，通过对青海班多水电站自行式K80塔机基础设计及稳定性计算，总结了水电工程中大型塔机基础的设计及稳定的计算基本程序和方法，确保了大型吊车的运行安全。
大型行走式吊车 基础 设计 计算
1.工程概况
班多水电站位于青海省海南自治州兴海县境内黄河上游主流上，以发电为主。枢纽工程主要由左岸混凝土副坝、泄洪闸、河床式电站厂房及右岸混凝土坝、开关站以及对外交通公路等主要建筑物组成。枢纽全长303m，坝顶高程2764.0m，最大坝高79.7m。设计正常蓄水位2760.0m，厂内安装三台轴流转浆式水轮发电机，总装机容量360MW，总库容1535万m3。
根据工程的总体规划和及进度要求，综合考虑施工需要，决定在尾水反坡上布置一台K80塔机用于尾水平台混凝土浇筑和材料入仓。具体将K80塔机安装在以坝下0+077.26为中心的位置，K80塔机为行走式塔机，K80塔机轨道轨矩为8m。由于受进基坑道路的影响，前期K80塔机的行走范围定为36m（坝右0+051～坝右0+087）。 K80塔机轨道中心位于在坝下0+077.26位置，即尾水渠1：3的坡面上
3.设计边界条件及要求
需对尾水渠的岩石坡面进行开挖处理，开挖后形成EL2691.205m和EL2693.015m平台，并在EL2691.205m平台和EL2693.015m平台上分别布置两排Φ28锚杆，L=3.0m，排距1.0m，间距2.0m，入岩2.0m，外露1.0m；锚杆施工完毕后，按K80/115行走式塔机基础图纸和设计要求安装基础钢筋和齿槽钢筋，然后采用C20F200W6混凝土浇筑形成两個塔机轨道平台，每个平台顶宽2m，长度36m，高程2694.215m，塔机基础砼分三块，每块分缝长度12m。为了塔机在使用过程中不发生位移，塔机安装前，将尾水齿槽用C20F200W6砼回填，每块分缝长度9.2m。
4.基础砼截面、强度等级设计及验算
4.1、设计荷载及组合
作用在K80塔机基础上的荷载有：
（1）恒荷载
k80塔机自身重量；
（2）塔机活荷载及其影响力
1）塔机轮压；
2）冲击力；
3）制动力
（3）其他荷载
1）人群荷载；
2）风荷载
3）混凝土收缩力
4）温度变化影响力
4.2、设计荷载的确定
（1）恒载
k80塔机自身重量及其配重块、压重块、起吊重量，合计重量为610t。
（2）K80塔机活荷载及其影响力
1）K80塔机主要活荷载是轮压，轮压为45t。
2）活荷载的影响力
冲击力：塔机制造厂商提供的最大轮压值已包含塔机吊重物时，上升或下降时的动力作用，其冲击系数k1=1.2，因此基础设计时可不考虑冲击力。
制动力：实际上塔机行走速度很慢（13m/min=0. 217m/s），可不考虑制动力。
（3）风荷载
计算结构强度和稳定性时，应考虑作用在结构上的风荷载，但本结构不高于3m，又处于基坑内，风荷载可忽略不计。
（4）混凝土的收缩力
K80基础采用钢筋混凝土结构，分段长度为10m-13m，其收缩影响相当于降低温度10～15℃。
（5）温度变化影响力
设计基础时，应考虑一月份和七月份的平均气温；温度变化值应从结构浇筑结束时的温度起算。
4.3塔机基础设计及计算
（1）基本尺寸的拟定
塔机基础布置在护坦1：3斜坡上，在斜坡上EL2691.205m和EL2693.015m上形成两个平台，在平台上形成两个梯形断面的地梁，具体尺寸见《K80行走式塔机基础断面图》。
基础外边缘距至边坡外缘的水平距离为1.0m，为保证地梁的稳定性，在地梁基础底部布置两排Φ28@2.0m，L=3.0M外露1.0m，锚固2.0m的锚杆。同时将上游齿槽回填2m。
塔机基础分段长度为12m，分缝宽度20mm，内填泡沫板。
（2）墙身强度验算
由于k80塔机为行走式塔机，塔机和轨道为点接触（移动的），所以塔机基础只承受压力，不承受弯矩。
塔机基础顶宽2m，轨道固定在找平板上，找平板与预埋筋共同预埋在混凝土基础中，而轨道用夹板通过地脚螺栓加以固定，故轨道和基础连为一个整体。基础每隔12m分缝，轨道之间用用鱼尾板连接（厂家提供）。
计算受力面积：基础最小宽度为2m（顶宽），为偏于安全考虑采用取值为1.5m，基础长度取12m。
K80塔机最大轮压为45t，K80共计由16个轮子，每个角四个，共计8个台车，每个台车上两个轮子，由于每个台车上的两个轮子距离较近，计算轮压时按90t计算。轮压基础最不利情况为：
k80塔机工作时起吊线与塔机中心连线与轨道轴线垂直时，受力最为不利。靠近吊物一侧轮压最大，单个轨道基础受力最大，计算时应以此为基础
此时P=N/A=360t/（12×1.5m2）=20t/m2，基础高度为3m和1.2m，且为梯形断面，为安全期间，计算断面取下游侧轨道基础截面（下游侧断面较上游侧小），基础梁的断面尺寸取1.2×2.0m（按矩形计算）
基础混凝土抗压强度为20MPa，其承受压力为
N=P2A=20×1.2×2.0×106/（9.8×103）=4898t
12m长，顶部断面为2m的断面的轨道基础承压能力为4898t/（12×2.0m2）=204t/m2，
远远大于20t/m2（此数据也是厂家要求的轨道基础要求的最小承压能力）
故基础结构远远满足设计要求。但为了构造和防裂的要求，对基础梁进行了构造配筋，采用Φ14的二级钢筋，
（3）混凝土收缩力
通过设置伸缩缝加以解决，缝的设置同（3）。
（4）人群荷载
K80轨道基础上不设置人行通道，该荷载不存在，不必计算。
5.需要注意的问题
（1）大型行走式塔机基础的设计，首先必须弄清楚，塔机自身特性，如最大力矩、自身重量等。
（2）由于水电工程的多样性，地基基础承载力、当地气象条件（如风力等级、降雨条件、气温等），运行条件不同，不能盲目照搬类似工程的塔机基础，以免发生事故。
（3）计算时，必须考虑塔机基础施工的边界条件，也就是，说必须了解掌握塔机基础的现场实际情况。
6.结束语
班多水电站厂房工程从2008年12月开始，2012年工程结束，整个施工期K80塔机运行条件良好，通过对塔机基础认真检查，未发现裂缝及混凝土移位、破坏等现象，说明塔机基础设计计算方法正确，参数选择合理，值得其它工程借鉴。
参考文献
[1]《K80/115塔机基础设计图纸》
[2]《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
[3]《水利水电工程施工组织设计手册》
[4]《水工混凝土结构设计手册》
大型行走式吊车 基础 设计 计算
1.工程概况
班多水电站位于青海省海南自治州兴海县境内黄河上游主流上，以发电为主。枢纽工程主要由左岸混凝土副坝、泄洪闸、河床式电站厂房及右岸混凝土坝、开关站以及对外交通公路等主要建筑物组成。枢纽全长303m，坝顶高程2764.0m，最大坝高79.7m。设计正常蓄水位2760.0m，厂内安装三台轴流转浆式水轮发电机，总装机容量360MW，总库容1535万m3。
根据工程的总体规划和及进度要求，综合考虑施工需要，决定在尾水反坡上布置一台K80塔机用于尾水平台混凝土浇筑和材料入仓。具体将K80塔机安装在以坝下0+077.26为中心的位置，K80塔机为行走式塔机，K80塔机轨道轨矩为8m。由于受进基坑道路的影响，前期K80塔机的行走范围定为36m（坝右0+051～坝右0+087）。 K80塔机轨道中心位于在坝下0+077.26位置，即尾水渠1：3的坡面上
3.设计边界条件及要求
需对尾水渠的岩石坡面进行开挖处理，开挖后形成EL2691.205m和EL2693.015m平台，并在EL2691.205m平台和EL2693.015m平台上分别布置两排Φ28锚杆，L=3.0m，排距1.0m，间距2.0m，入岩2.0m，外露1.0m；锚杆施工完毕后，按K80/115行走式塔机基础图纸和设计要求安装基础钢筋和齿槽钢筋，然后采用C20F200W6混凝土浇筑形成两個塔机轨道平台，每个平台顶宽2m，长度36m，高程2694.215m，塔机基础砼分三块，每块分缝长度12m。为了塔机在使用过程中不发生位移，塔机安装前，将尾水齿槽用C20F200W6砼回填，每块分缝长度9.2m。
4.基础砼截面、强度等级设计及验算
4.1、设计荷载及组合
作用在K80塔机基础上的荷载有：
（1）恒荷载
k80塔机自身重量；
（2）塔机活荷载及其影响力
1）塔机轮压；
2）冲击力；
3）制动力
（3）其他荷载
1）人群荷载；
2）风荷载
3）混凝土收缩力
4）温度变化影响力
4.2、设计荷载的确定
（1）恒载
k80塔机自身重量及其配重块、压重块、起吊重量，合计重量为610t。
（2）K80塔机活荷载及其影响力
1）K80塔机主要活荷载是轮压，轮压为45t。
2）活荷载的影响力
冲击力：塔机制造厂商提供的最大轮压值已包含塔机吊重物时，上升或下降时的动力作用，其冲击系数k1=1.2，因此基础设计时可不考虑冲击力。
制动力：实际上塔机行走速度很慢（13m/min=0. 217m/s），可不考虑制动力。
（3）风荷载
计算结构强度和稳定性时，应考虑作用在结构上的风荷载，但本结构不高于3m，又处于基坑内，风荷载可忽略不计。
（4）混凝土的收缩力
K80基础采用钢筋混凝土结构，分段长度为10m-13m，其收缩影响相当于降低温度10～15℃。
（5）温度变化影响力
设计基础时，应考虑一月份和七月份的平均气温；温度变化值应从结构浇筑结束时的温度起算。
4.3塔机基础设计及计算
（1）基本尺寸的拟定
塔机基础布置在护坦1：3斜坡上，在斜坡上EL2691.205m和EL2693.015m上形成两个平台，在平台上形成两个梯形断面的地梁，具体尺寸见《K80行走式塔机基础断面图》。
基础外边缘距至边坡外缘的水平距离为1.0m，为保证地梁的稳定性，在地梁基础底部布置两排Φ28@2.0m，L=3.0M外露1.0m，锚固2.0m的锚杆。同时将上游齿槽回填2m。
塔机基础分段长度为12m，分缝宽度20mm，内填泡沫板。
（2）墙身强度验算
由于k80塔机为行走式塔机，塔机和轨道为点接触（移动的），所以塔机基础只承受压力，不承受弯矩。
塔机基础顶宽2m，轨道固定在找平板上，找平板与预埋筋共同预埋在混凝土基础中，而轨道用夹板通过地脚螺栓加以固定，故轨道和基础连为一个整体。基础每隔12m分缝，轨道之间用用鱼尾板连接（厂家提供）。
计算受力面积：基础最小宽度为2m（顶宽），为偏于安全考虑采用取值为1.5m，基础长度取12m。
K80塔机最大轮压为45t，K80共计由16个轮子，每个角四个，共计8个台车，每个台车上两个轮子，由于每个台车上的两个轮子距离较近，计算轮压时按90t计算。轮压基础最不利情况为：
k80塔机工作时起吊线与塔机中心连线与轨道轴线垂直时，受力最为不利。靠近吊物一侧轮压最大，单个轨道基础受力最大，计算时应以此为基础
此时P=N/A=360t/（12×1.5m2）=20t/m2，基础高度为3m和1.2m，且为梯形断面，为安全期间，计算断面取下游侧轨道基础截面（下游侧断面较上游侧小），基础梁的断面尺寸取1.2×2.0m（按矩形计算）
基础混凝土抗压强度为20MPa，其承受压力为
N=P2A=20×1.2×2.0×106/（9.8×103）=4898t
12m长，顶部断面为2m的断面的轨道基础承压能力为4898t/（12×2.0m2）=204t/m2，
远远大于20t/m2（此数据也是厂家要求的轨道基础要求的最小承压能力）
故基础结构远远满足设计要求。但为了构造和防裂的要求，对基础梁进行了构造配筋，采用Φ14的二级钢筋，
（3）混凝土收缩力
通过设置伸缩缝加以解决，缝的设置同（3）。
（4）人群荷载
K80轨道基础上不设置人行通道，该荷载不存在，不必计算。
5.需要注意的问题
（1）大型行走式塔机基础的设计，首先必须弄清楚，塔机自身特性，如最大力矩、自身重量等。
（2）由于水电工程的多样性，地基基础承载力、当地气象条件（如风力等级、降雨条件、气温等），运行条件不同，不能盲目照搬类似工程的塔机基础，以免发生事故。
（3）计算时，必须考虑塔机基础施工的边界条件，也就是，说必须了解掌握塔机基础的现场实际情况。
6.结束语
班多水电站厂房工程从2008年12月开始，2012年工程结束，整个施工期K80塔机运行条件良好，通过对塔机基础认真检查，未发现裂缝及混凝土移位、破坏等现象，说明塔机基础设计计算方法正确，参数选择合理，值得其它工程借鉴。
参考文献
[1]《K80/115塔机基础设计图纸》
[2]《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
[3]《水利水电工程施工组织设计手册》
[4]《水工混凝土结构设计手册》