m架桥机验算计算书.docx
- 文档编号:10696319
- 上传时间:2023-02-22
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:438.11KB
m架桥机验算计算书.docx
《m架桥机验算计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《m架桥机验算计算书.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
m架桥机验算计算书
一.设计规范及参考文献
(一)重机设计规范(GB3811-83)
(二)钢结构设计规范(GBJ17-88)
(三)公路桥涵施工规范(041-89)
(四)公路桥涵设计规范(JTJ021-89)
(五)石家庄铁道学院《GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书》
(六)梁体按30米箱梁100吨计。
二.架桥机设计荷载
(一).垂直荷载
梁重:
Q1=100t
天车重:
Q2=(含卷扬机)
吊梁天车横梁重:
Q3=(含纵向走行)
主梁、桁架及桥面系均部荷载:
q=节(单边)
×=t/节(单边)
0号支腿总重:
Q4=
1号承重梁总重:
Q5=
2号承重梁总重:
Q6=
纵向走行横梁(1号车):
Q7=+=
纵向走行横梁(2号车):
Q8=+=
梁增重系数取:
活载冲击系数取:
不均匀系数取:
(二).水平荷载
1.风荷载
a.设计取工作状态最大风力,风压为7级风的最大风压:
q1=19kg/m2
b.非工作计算状态风压,设计为11级的最大风压;
q2=66kg/m2
(以上数据参照石家庄铁道学院《GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书》)
2.运行惯性力:
Ф=
三.架桥机倾覆稳定性计算
(一)架桥机纵向稳定性计算
架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段,该工况下架桥机的支柱已经翻起,1号天车及2号天车退至架桥机尾部作为配重,计算简图见图1(单位m):
图中
P1=(前支柱自重)
P2=×(22+)=(导梁后段自重)
P3=×32=(导梁前段自重)
P4=(2#承重横梁自重)
P5=P6=(天车、起重小车自重)
P7为风荷载,按11级风的最大风压下的横向风荷载,所有迎风面均按实体计算,
P7=ΣCKnqAi
=××66×+++++++
×=10053kg=
作用在轨面以上处
M抗=×15+×(22+)+×+×22=倾=×32+×16+×=架桥机纵向抗倾覆安全系数
n=M抗/M倾=×=><可)
(二)架桥机横向倾覆稳定性计算
1.正常工作状态下稳定性计算
架桥机横向倾覆稳定性最不利情况发生在架边梁就位时,最不利位置在1号天车位置,检算时可偏于安全的将整个架桥机荷载全部简化到该处,计算简图如图
P1为架桥机自重(不含起重车),作用在两支点中心
P1=++×2+×2=t
P2为导梁承受的风荷载,作用点在支点以上处,导梁迎风面积按实体面积计,导梁形状系数取。
A=(1+η1)(1+η2)ФA其中:
η1=η2=
A=(1+)(1+)×62×=
风荷载P2=CkhεA
=××19×=13528kg=
P3为天车导梁承受的风荷载,作用点在支点以上处,迎风面积按实体计算,导梁形状系数取。
P3=2×××19×××4==
P4为架桥机起重小车重量
P4=×2+100×=125t
P5为架桥机起重小车及梁体所受的风荷载,作用在支点以上处,
P5=××19×(3×2×2+2×30)==t
图2所示A点为倾覆支点,对A点取矩:
M倾=P2×+P3×+P4×+P5×
=×3.8+×+125×+×=t·m
M抗=P1×=×=t·m
架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数
n=M抗/M倾=(×)=><可)
2.非工作条件下稳定性计算
架桥机悬臂前行时自重荷载全部由车体承担,在横向风荷载作用下,其稳定性见图3。
与图2相比,架桥机在提的梁为倾覆作用时,架桥机有N=的横向抗倾系数,而图3中已经没有提梁,故此不用计算而得出结论它的抗倾系数满足要求。
结论:
架桥机稳定性符合规范要求
四.结构分析
(一)荷载取值:
桁架及桥面系均部荷载节×=节(单边),荷载(100+×2)×=。
其余荷载取值见前。
纵向走行天车轮距为2m,当天车居于天车横梁跨中时,单片空载轮压集中力为(+)/4=,负荷轮压集中力为(+138)/4=,架边梁时轮压集中力为(重边):
4+138/2=,(轻边)4=.吊梁小车轮压集中力138/4=(轮距)。
(二)分析计算
根据以上荷载值,按桁架进行分析,计算过程由有限元分析程序SAP93来完成。
工况取:
(1)架桥机前移,
(2)1号天车提梁,(3)2号天车提梁,(4)1号天车至跨中、(5)中梁就位,(6)边梁就位6种工况进行计算,计算得前悬臂端最大挠度,考虑到桁架空多,加的系数,×=,待架孔导梁跨中最大挠度71mm,考虑到桁架空多,加的系数,71×=78mm,天车横梁跨中最大挠度28mm.导梁结构图见图4
各杆件在工况1,5,6的杆件内力见附加图
各工况的轴重见图5
杆件最大内力汇总表
名称
计算最大内力(T)
允许内力(T)
备注
上弦杆
+
272
工况1B附近
下弦杆
266
工况1B附近
立杆
工况6C附近
斜杆
工况6C附近
注:
受拉为+,受压为-
6种工况各支点最大反力(单边)如下:
(单位:
吨)
支点
工况
A
B
C
工况1
0
工况2
工况3
工况4
工况5
工况6
重边
轻边
五.架桥机1号、2号车横梁检算
架桥机1号、2号车横梁设计采用16Mn钢,顶板厚度为12mm,底板厚度为12mm,用160×168×两根工字钢做支撑,截面形式如图6。
截面特性如下:
查工字钢表有S=,I=
A=×2×100+12×406×2=3903mm2
I=×104×2+12×406×(560+6)2×2=
计算图示如下图7(单位m):
架桥机在吊边梁对位时由导梁传到横梁的最大压力为.
1.应力计算
两导梁中心距L=
悬臂长度L=1m,最大集中荷载P=
横梁支点弯矩:
M=×1=·m
则翼缘板应力:
腹板最大应力:
局部压应力
Lz=22×4+(12+25)×2=162mm
换算应力:
2.
(1)整体稳定性
b0==
h/b0=584/=<6
l/b0=11600/=〈65
故不必计算其整体稳定性(见《钢结构设计手册》P28)。
(2)局部稳定性计算
翼缘板局部稳定
b0/t=12=<[b0/t]=33<可〉
b/t=12=<[b/t]=〈可〉
腹板局部稳定:
不需设加劲板。
为安全起见,在直接受力处加了厚10mm的内加劲肋和厚16mm的外加劲肋,同时,其他位置布置间距为1m的,厚10mm的内加劲肋。
由于焊缝按一级焊缝质量验收,其强度与钢板相同,故在此不检算而其强度认为其强度足够。
经计算联结处强度满足要求。
六.架桥机0号立柱横梁计算
1.设计说明和基本依据
架桥机前支柱由支柱横梁和立柱组成,立柱共计4根,在工作状态下,仅考虑外侧2根立柱承受竖向荷载,内侧2根只起横向稳定作用。
前支腿最大荷载发生在架桥机吊梁就位时,端构架竖杆内力为(由电算分析),此时由导梁传向横梁的荷载为P=.
2.立柱横梁承载力检算
(1)应力检算
支柱横梁采用箱形断面,如图8。
设计采用16Mn钢板,顶板和底板厚度为14mm,腹板厚10mm。
计算图示如下图9:
(单位:
m)
截面特性如下:
I=[×╳×]/12=
导梁支点悬出立柱中心位置m,则
M=×=·m
翼缘应力:
〈可〉
腹板剪应力:
局部压应力
lz=(120×2+10)×2+2×14=528mm
换算应力:
〈可〉
焊缝强度与钢板等强,可不必进行计算。
3.
(1)整体稳定性
b0=200-10-10=180
h/b0=460/180=<6
l/b0=11600/180=<65
故可不必进行整体稳定性验算(见《钢结构设计手册》P28)。
(2)局部稳定性计算
翼缘板局部稳定:
b0/t=180/14=<[b0/t]=33(可)
b/t=90/14=<[b/t]=(可)
腹板局部稳定
故不需设加劲板,为安全起见,在直接受力处加了厚10mm的内加劲肋和厚16mm的外加劲肋,同时,其他位置布置间距为1m的,厚10mm的内加劲肋。
由于焊缝按一级焊缝质量验收,其强度与钢板相同,故在此不检算而其强度认为其强度足够。
经计算联结处强度满足要求。
七.1号车横梁及0号柱横梁挠度计算
由于横梁刚性较大,可不计自重产生的挠度
计算图示如下图10:
1.1号车横梁挠度计算:
m=1ml=EI=×108
当P1=P2=
λ=m/l=1/=
当P1=P2=时,
可以把C点的P1分解开,P1=P1’+P2有
P1’=
fd=m×θB=1×=×10-3m
fc=+=
fd=+=
有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下
1=d1/+.245)d1=mm
1=d2/+.245)d2=mm
故d=d1+d2=+=mm
2.0号车横梁挠度计算:
m=l=EI=×108
当P1=P2=
λ=m/l==
当P1=P2=时,
可以把C点的P1分解开,P1=P1’+P2有
P1’=
fd=m×θB=065×=m
fc=+=
fd=+=
有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下
1=d1/+.245)d1=mm
1=d2/+.245)d2=
故d=d1+d2=
综上计算,天车咬合总间距为,(100-70)×2=60mm可
八.150型分配梁:
(1号车处)
截面形式如上图11:
(单位mm)
截面特性:
A=××2+2××=
跨中集中荷载P=+764/1000=t
最大弯矩:
支点反力:
:
R=2=t
弯曲应力:
腹板最大剪应力:
局部压应力
lz=600+2×20=640mm
换算应力:
可
九.0号柱承载力检算
立柱采用Φ219mm无缝钢管,壁厚12mm(内管Φ192mm,壁厚13mm),一侧立柱由两根组成,中间用Φ60×5mm钢管作为连接。
1.
若按两根钢管同受力,其截面形式如右图12所示,其失稳方向为绕y轴失稳(加’为以内钢管为准)。
图12
截面特性:
图13
按一端固结,一端铰接计算
长细比
长细比
由长细比,可按a类构件查表(《钢结构设计手册》594页),取安全系数n=2,得应力折减系数分别为Φ=,Φ=
应力
〈可〉
应力
〈可〉
2.只考虑外侧单根受力,内侧一根作为一种约束,则应力:
(图见13)
按一端固结,一端铰接计算
长细比
由长细比,可按a类构件查表(《钢结构设计手册》594页),取安全系数n=2,得应力折减系数分别为Φ=
应力
可
十.起吊系统检算
1.起升系统检算
起升卷样机5t,8轮100t滑车组,Φ钢丝绳走16。
起升荷载Q=(实际净吊重为40t),
滑车组效率:
所需牵引力:
〈可〉
选用公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳,查表得其破段拉应力为,考虑钢丝间受力不均和内力的存在,按折减。
安全系数n=×6×=〉6〈可〉
2.吊两千斤绳验算
选用6×37丝φ,10股公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳,查表得其破段拉应力为,考虑钢丝间受力不均和内力的存在,按折减。
安全系数n=×10×=〉10〈可〉
十一.架桥机导梁整体稳定性计算
导梁的整体稳定性计算可近似为一实体钢梁。
导梁在0号支柱、1号腿2号腿处有横向支撑或横向联结,故不必在此处检算导梁纵体稳定
1.导梁跨中主弦杆截面形式见下图14:
(单位:
cm)
A=()╳8=656cm2
Ix=656×1002=6560000cm4
Iy=656×502=1640000cm2
Wx=Ix/y=5660000/(100+=
Wy=Iy/x=1640000/(50+=26240cm3
λx=l0/rx=3200/100=32
λy=l0/ry=3200/50=64
查表Q235(b类构件)得:
φx=,φy=
竖向荷载在跨中产生的最大弯矩:
Mx=R×16-q×162/2=×16××162/2=·m
横向风力产生在导梁跨中最大弯矩:
按7级风压检算(W0=19kg/m2)
W=K1K2K3K4W0=1××××19=m
计算原理:
Mx,My——绕强轴和弱轴作用的最大弯矩.
Wx,Wy——按受压边缘确定的强轴和弱轴的抵抗矩
ф——绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数
[f]——允许抗压强度值
横向风力作用在导梁上引起的跨中弯矩,这里近似按简支梁计算导梁跨中风力弯矩
My=2×××(322/8)×10-3=·m
2.当架桥机前行时,B点截面及截面特性同上有:
Wx=Wy=26240cm3φx=,φy=
竖向最大弯矩Mx=ql2/2=×322/2+32×=
横向最大弯矩(取7级风压)My=ql2/2=2×10-3×××322/2=
十二.导梁天车走道梁计算
考虑导梁上弦杆杰间不能承受轮压集中荷载,故钢枕(16b工字钢,[σ]=215MPa,W=141cm3)间距取,均置于节点上,钢轨采用P50,允许弯应力[σ]=400MPa,W=钢轨受弯按按简支梁计算,最大轮压为P=,行走轮压
1.钢轨
Mmax=pl/4=1××4=t·m
σ=×104/=<[σ]=400满足规范要求。
2.工字钢
行走时:
M=pl/4=1××4=t·m
σ=×104/141=<[σ]=215×=可
1米一根工字钢不能少。
3.架梁时由于轮压增加,在架梁时轮下工字钢按米一根放置
十三.吊梁天车横梁计算
(一)受力计算
架桥机天车横梁设计采用16Mn钢,顶板厚度为20mm,底板厚度为20mm截面形式如图15。
截面特性如下:
A=20×2×460+16×(800-40)=30560mm2
I=20×460×4002×2=╳10-3m4
计算图示如下图16:
架桥机在架梁全过程中弯矩最大为活载在跨中,
应力计算
横梁支点弯矩:
M=×2×4=·m
则翼缘板应力:
腹板最大应力:
局部压应力
lz=460+20×2=500mm
换算应力:
(二).天车横梁稳定性计算
1.横梁整体稳定性计算见图17
(1).惯性力产生的倾覆力矩
P=QV/gtQ为自重,V为行车速度,V=min
g为重力加速度,取10m/S2,t为刹车时间,t=2s
1小车产生的惯性力矩
Q1=10th1=
M惯1=
2横梁惯性力矩
Q2=h2=
M惯2=
3混凝土梁体产生的惯性力矩
Q3=80×=88th3=
M惯3=
M惯=M惯1+M惯2+M惯3=•m
(2).风力产生的倾覆力矩
按7级风力计算,q=19kg/m2=m2,迎风面积均按实体计算。
P风=ΣCKnqAi,c=,K=
1小车风力产生的力矩
P1=×××2×2=
M1=×=
2横梁风力产生的力矩
P2=××××=
M2=×=
3混凝土纵向风力产生的力矩
P3=××××=
M3=×=
M风=M1+M2+M3=
M倾=M风+M惯=
(3).梁体自重产生的抗倾覆力矩
小车自重:
W1=10t,横梁自重:
W2=
混凝土自重:
W3=80×=88t
抗倾覆力矩为(d=,轮间距为)
W=W1+W2+W3/2=10++88/2=
则M稳=×=
(4).抗倾覆安全系数
n=M稳/M倾==〉〈可〉
因此,横梁整体满足稳定性要求。
2.横梁单个稳定性计算见图15和16
由于工字钢两端有连接,计算长细比时按米,外加的系数以
考虑工字钢两端有连接
×=<20可
一.1#,2#横梁连接处计算
1.讨论最大受力
当P1=P2=t时MA=QA=0
当P1=tP2=t时
有RX=tRY=t
MA=QA=t(偏安全)
有MAMAX=假定QAMAX=t
2.构造要求:
2×=<200mm可
×=<140mm可
3×=<304mm可
3.销子受弯:
(+32+40)×2=173<5×90=450mm
可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求。
4.MAMAX和QAMAX的共同作用
计算简图见右(图中销子为φ90mm,中心距为304mm):
有MAMAX=QAMAX=t则
T=MAMAX/==t
Q=QAMAX/2=2=t
销子的面积S=××902=mm2
(1)T的作用下:
t=T/S=×104/=MPa
<500MPa
(2)Q的作用下:
q=Q/S=×104/=MPA
<500MPa
(3)合力的作用
5.连接钢板
(1).从上图中
(1)的位置破坏(架’为内侧的钢板):
S=200×(+32)×2=18600mm2
S’=200×40×2=16000mm2
t=T/S=×104/18600=Mpa<210MPa
t’=T/S=×104/16000=Mpa<210MPa
满足要求。
(2)1-1截面上破坏:
I=12×2×406×(560+6)2=×109mm4=×10-3m4
满足要求。
(3).Q的作用
S=×2)××2=
τ=Q/S=×10000/=<140MPa
(4).合力作用
1二.0#横梁连接处计算
1.讨论最大受力图见下页
由前面讨论知,有MAMAX=×=QAMAX=t
2.构造要求:
2×=141<200mm可
×=≈100mm可
3×=<260mm可
3.销子受弯:
(10+32+40)×2=164<5×70=350mm
可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求。
4.MAMAX和QAMAX的共同作用
计算简图见右(图中销子为φ70mm,中心距为260mm):
有MAMAX=QAMAX=t则T=MAMAX/==t
Q=QAMAX/2=2=t
销子的面积S=××702=mm2
T的作用下:
t=T/S=×104/=MPa
<500MPa
Q的作用下:
q=Q/S=×104/=MPA
<500Mpa
合力的作用
5.连接钢板
(1).从上图中
(1)的位置破坏(架’为内侧的钢板):
S=200×(10+32)×2=16800mm2
S’=200×40×2=16000mm2
t=T/S=×104/16800=Mpa<210MPa
t’=T/S=×104/16000=Mpa<210MPa
满足要求。
(2)1-1截面上破坏:
I=14×2×380×(230-7)2=×108mm4=×10-4m4
满足要求。
(3).Q的作用
S=×2)×10×2=6380mm2
(4).合力作用
计算:
时间:
复核:
时间:
审核:
时间:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 架桥 验算 计算