某50t简支吊车梁验算计算书secret.docx
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某50t简支吊车梁验算计算书secret
50T简支吊车梁验算计算书
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计算软件:
MTS钢结构设计系列软件MTSToolv2.0.1.20
计算时间:
2008年08月29日08:
00:
38
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一.设计资料
1基本信息:
验算依据:
钢结构设计规范(GB50017-2003)
建筑结构荷载规范(GB50009-2001)
吊车梁跨度:
l=9000mm
吊车梁平面外计算长度:
l0=9000mm
吊车梁所在柱列:
边列柱
吊车梁所在位置类型:
中间跨
2吊车信息:
吊车梁上有两台不同吊车同时运行
第一台吊车基本信息(参图Ⅰ)
吊车类型:
50t225_中级软钩吊车
吊车跨度:
22500mm
吊车自重:
52t
小车重量:
15.43t
吊车起重量:
50t
工作级别:
A4~A5(中级)
吊钩形式:
软钩吊车
单侧轮子数:
2个
最大轮压:
444kN
最小轮压:
92.5kN
轨道类型:
QU80
吊车宽度:
6944mm
吊车轮距C:
4800mm
第二台吊车基本信息(参图Ⅱ)
吊车类型:
32t225_中级软钩吊车
吊车跨度:
22500mm
吊车自重:
39.84t
小车重量:
10.88t
吊车起重量:
32t
工作级别:
A4~A5(中级)
吊钩形式:
软钩吊车
单侧轮子数:
2个
最大轮压:
289kN
最小轮压:
75.9kN
轨道类型:
QU70
吊车宽度:
6620mm
吊车轮距C:
4700mm
3荷载信息:
吊车竖向荷载增大系数:
ηv=1.04
吊车荷载分项系数:
γc=1.4
当地重力加速度值:
g=9.8
附加竖向均布活载标准值:
0kN/m
附加水平均布活载标准值:
0kN/m
吊车一动力系数:
μ1=1.05
吊车一横向水平刹车力系数:
β1=0.1
吊车一摆动力系数:
α1=0
吊车二动力系数:
μ2=1.05
吊车二横向水平刹车力系数:
β2=0.1
吊车二摆动力系数:
α2=0
4验算控制信息:
吊车梁竖向挠度允许值:
l/1000
吊车梁水平挠度允许值:
l/2200
5吊车梁截面信息:
吊车梁示意图
截面型号:
H-1300*380(300)*10*16(12)
用户自定义截面
截面材料类型:
Q345
截面每米质量:
175.84kg/m
截面几何参数如下:
截面高度H=1300mm
上翼缘宽度B1=380mm
下翼缘宽度B2=300mm
腹板厚度Tw=10mm
上翼缘厚度Tf1=16mm
下翼缘厚度Tf2=12mm
截面力学参数如下:
x轴毛截面惯性矩Ix=560571.754cm4
x轴净截面惯性矩Inx=537315.981cm4
x轴上翼毛截面抵抗矩Wx=9658.726cm3
x轴上翼净截面抵抗矩Wnx=8977.473cm3
x轴下翼净截面抵抗矩Wnx1=7659.702cm3
y轴上翼毛截面抵抗矩Wy=527.73cm3
y轴上翼净截面抵抗矩Wny=355.597cm3
上翼缘有效净面积Ane=53.92cm2
净截面中和轴高度Cny=701.484mm
吊车梁截面为梯形渐变式变腹板高度截面:
截面端部高度hd=950mm
端部x轴毛截面惯性矩Id=270333.586cm4
端部x轴毛截面静矩Sd=3271.354cm3
端部x轴上翼缘静矩Sdu=2475.036cm3
端部x轴下翼缘静矩Sdd=1904.118cm3
6吊车梁制动结构信息:
吊车梁采用制动桁架结构
制动桁架宽度:
800mm
制动桁架节点间距:
1000mm
边弦杆截面选用:
C-300*100*20*5
边弦杆面积:
26cm2
边弦杆绕y轴惯性矩:
298.01cm4
制动结构绕y轴毛截面惯性矩:
Icy=124170.959cm4
7吊车梁截面焊缝信息:
吊车梁腹板与上翼缘采用双面角焊缝
上翼缘焊脚高度:
hfu=8mm
吊车梁腹板与下翼缘采用双面角焊缝
下翼缘焊脚高度:
hfd=6mm
吊车梁腹板与翼缘焊缝采用:
自动焊
8腹板加劲肋信息:
横向加劲肋布置方式:
两侧成对布置
横向加劲肋端部焊接方式:
断续回焊,断弧
横向加劲肋选用:
SB8_Q345
横向加劲肋间距:
a=900mm
变截面区段横向加劲肋间距:
a'=900mm
横向加劲肋宽度:
100mm
横向加劲肋端部到下翼缘距离:
80mm
吊车梁不配纵向加劲肋和横向短加劲肋
9支座信息:
吊车梁采用的支座类型:
中间跨全突缘,端跨一边突缘,一边平板
平板支座加劲肋选用:
SB14_Q345
平板支座加劲肋宽度:
185mm
加劲肋焊缝焊脚高度:
8mm
平板支座选用:
SB30_Q345
平板支座宽度:
50mm
平板支座长度:
300mm
突缘支座加劲肋选用:
SB18_Q345
突缘支座加劲肋宽度:
300mm
伸出下翼缘长度:
20mm
与截面腹板焊脚高度:
8mm
与截面上翼缘焊脚高度:
6mm
与截面下翼缘焊脚高度:
6mm
10计算参数:
梁截面材料屈服强度:
fy=345N/mm2
梁截面材料转换系数:
CF=(235/345)0.5=0.8253
上翼缘截面抗拉强度:
ft=310N/mm2
下翼缘截面抗拉强度:
fb=310N/mm2
梁腹板截面抗剪强度:
fv=180N/mm2
梁腹板端面承压强度:
fce=400N/mm2
吊车梁焊缝抗剪强度:
fw=200N/mm2
二.验算结果一览
验算项数值限值结果
受压(上)翼缘宽厚比11.56最大12.4满足
腹板高厚比127.20最大250.0满足
上翼缘受压强度比0.81最大1.0满足
下翼缘受拉强度比0.88最大1.0满足
端部腹板剪应力强度比0.91最大1.0满足
腹板局部承压强度比0.54最大1.0满足
腹板折算应力强度比0.60最大1.0满足
整体稳定强度比设制动结构不需验算满足
竖向挠度计算值(mm)8.33最大9.0满足
水平挠度计算值(mm)0不需验算满足
上翼缘焊缝强度比0.67最大1.0满足
上翼缘焊缝高度(mm)8.00最小6.0满足
上翼缘焊缝高度(mm)8.00最大12.0满足
下翼缘焊缝强度比0.47最大1.0满足
下翼缘焊缝高度(mm)6.00最小6.0满足
下翼缘焊缝高度(mm)6.00最大12.0满足
区格Ⅰ局稳强度比0.90最大1.0满足
区格Ⅱ局稳强度比0.86最大1.0满足
区格Ⅲ局稳强度比0.83最大1.0满足
区格Ⅳ局稳强度比0.90最大1.0满足
区格Ⅴ局稳强度比0.97最大1.0满足
区格Ⅵ局稳强度比0.99最大1.0满足
加劲肋布置方式双侧成对轻/中级满足
横向加劲肋间距(mm)900.00最大2544.0满足
横向加劲肋间距(mm)900.00最小636.0满足
横向加劲肋间距1(mm)900.00最大2544.0满足
横向加劲肋间距1(mm)900.00最小636.0满足
横向加劲肋外伸宽度(mm)100.00最小82.4满足
横向加劲肋厚度(mm)8.00最小6.7满足
无纵向加劲肋时ho/Tw127.20最大140.3满足
平板加劲肋稳定强度比0.55最大1.0满足
平板加劲肋焊缝强度比0.31最大1.0满足
突缘加劲肋稳定强度比0.58最大1.0满足
突缘端面承压强度比0.52最大1.0满足
突缘加劲肋焊缝强度比0.56最大1.0满足
平板加劲肋外伸宽度(mm)185.00最小82.4满足
横向加劲肋厚度(mm)14.00最小12.3满足
平板加劲肋焊脚高度(mm)8.00最小6.0满足
平板加劲肋焊脚高度(mm)8.00最大12.0满足
突缘加劲肋外伸宽度(mm)145.00最小12.0满足
突缘加劲肋厚度(mm)18.00最小9.7满足
突缘加劲肋焊脚高度(mm)8.00最小7.0满足
突缘加劲肋焊脚高度(mm)8.00最大12.0满足
三.吊车梁截面内力计算:
1吊车梁支座处最大剪力Vd计算(参图Ⅲ):
竖向附加活载作用下端部剪力Vda=0kN
吊车考虑动力系数后最大轮压标准值:
P=1.05×444=466.2kN
吊车竖向荷载作用下端部剪力:
Vdc=1.4×1.04×466.2×(3×9000-2032-6732)/9000=1132.196kN
端部最大剪力计算值:
Vd=1132.196kN
2跨中最大竖向弯矩Mvm计算(参图Ⅳ):
竖向附加活载作用下跨中弯矩Mva=0kN·m
吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值:
P=1.05×444=466.2kN
吊车荷载合力:
F=466.2×2=769.65kN
左支座反力:
R=769.65×4099.422/9000=350.569kN
吊车梁跨中弯矩Mvc计算:
Mvc=1.4×1.04×350.569×4099.422×10-3=2092.46kN·m
跨中最大弯矩计算值:
Mvm=2092.46kN·m
3跨中最大竖向弯矩对应剪力Vm计算(参图Ⅳ):
竖向附加活载作用下端部剪力Vma=0kN
吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值:
P=1.05×444=466.2kN
吊车荷载合力:
F=466.2×2=769.65kN
左支座反力:
R=769.65×4099.422/9000=350.569kN
最大弯矩点左侧剪力计算:
Vml=1.4×1.04×350.569=510.428kN
最大弯矩点右侧剪力计算:
Vmr=Vml-1.4×1.04×466.2=-168.359kN
跨中最大弯矩对应的剪力计算值:
Vm=510.428kN
4吊车梁跨中最大水平弯矩Mhm计算(参图Ⅴ):
水平附加活载作用下跨中弯矩Mha=0kN·m
吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值:
P=0.1×(50+15.43)/2×g/2=16.03kN
吊车荷载合力:
F=16.03×2=26.536kN
左支座反力:
R=26.536×4097.765/9000=12.082kN
吊车梁跨中弯矩Mhc计算:
Mhc=1.4×12.082×4097.765×10-3=69.313kN·m
跨中最大水平弯矩计算值:
Mhm=69.313kN·m
5跨中最大竖向弯矩标准值Mvk计算(参图Ⅵ):
竖向附加活载作用下跨中弯矩Mvka=0kN·m
吊车单轮最大轮压标准值:
P=1.0×444=444kN
吊车荷载合力:
F=444×2=888kN
左支座反力:
R=888×5700/9000=562.4kN
吊车梁跨中弯矩Mvkc计算:
Mvkc=1×1.04×(562.4×5700-444×4800)×10-3=1117.459kN·m
跨中最大弯矩计算值:
Mvk=1117.459kN·m
6跨中最大水平弯矩标准值Mhk计算(参图Ⅵ):
水平附加活载作用下跨中弯矩Mhka=0kN·m
吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值:
P=0.1×(50+15.43)/2×g/2=16.03kN
吊车荷载合力:
F=16.03×2=32.061kN
左支座反力:
R=32.061×5700/9000=20.305kN
吊车梁跨中弯矩Mhkc计算:
Mhkc=1×(20.305×5700-16.03×4800)×10-3=38.793kN·m
跨中最大水平弯矩计算值:
Mhk=38.793kN·m
四.吊车梁板件宽厚比验算:
1受压(上)翼缘宽厚比验算:
受压翼缘宽厚比限值:
[b0/t]=15*(235/fy)0.5=12.38
翼缘自由外伸宽度:
b0=185mm
翼缘宽厚比:
b0/Tf1=185/16=11.563≤12.38,满足
2腹板高厚比验算:
腹板高厚比限值:
[h0/t]=250
腹板计算高度:
h0=1272mm
腹板高厚比:
h0/Tw=1272/10=127.2≤250,满足
五.吊车梁截面强度验算:
1上翼缘受压强度验算:
吊车梁采用制动桁架
水平弯矩在吊车梁上翼缘产生的轴心力NT=Mhm/C=86.641kN
上翼缘在桁架节间那的水平局部弯矩由第一台吊车控制
单轮横向刹车力:
T1=1.4×(50+15.43)×0.1*0.5/2=2.29kN
单轮卡轨力:
T2=1.4×444=0kN
第一台吊车为轻、中级工作制吊车Myl=max(T1,T2)*CW/4=0.5725kN·m
吊车梁须验算疲劳强度或b0/Tf1>10.729,取γx=1.0
吊车梁无须验算疲劳强度,取γy=1.2
ξ=(Mvm/Wnx/γx+Myl/Wny/γy+NT/Ane)/ft=(2092.46/8977.473/1+0.5725/355.597/1.2+86.641/53.92)×103/310=0.8089≤1,满足
2下翼缘受拉强度验算:
ξ=Mvm/Wnx1/fb=2092.46×103/7659.702/310=0.8812≤1,满足
3端部腹板剪应力强度验算:
考虑截面削弱系数1.2
τ=Vd*Sdx/(Idx*Tw/1.2)/fv=1132.196×3271.354/(270333.586×10/1.2)/180×102=0.9134≤1,满足
4最大轮压下腹板局部承压强度验算:
考虑集中荷载增大系数后的最大轮压设计值按第一台吊车计算:
吊车最大轮压:
Pmax=444kN
轻、中级工作制吊车梁,依《钢规》4.1.3取增大系数:
ψ=1.0
F=γc*ψ*μ*Pmax=1.4×1×1.05×444=652.68kN
梁顶到腹板计算高度上边缘距离:
hy=Tf1=16mm
轨道高度:
hR=130mm
集中荷载沿跨度方向支承长度取为:
50mm
集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度:
lz=50+5*hy+2*hR=50+5×16+2×130=390mm
σc=F/Twlz=652.68×103/10/390=167.354N/mm2
腹板抗压强度设计值:
f=310N/mm2
局部承压强度比ξ=σc/f=167.354/310=0.5399≤1,满足
5腹板与上翼缘交接处折算应力强度验算:
按跨中最大弯矩及其对应的剪力和最大轮压计算
计算点局部压应力:
σc=108.931N/mm2(参见腹板局部承压验算)
计算点正应力计算
计算点到中和轴的距离:
y1=H-Cny-Tf1=582.516mm
σ=Mvm/In*y1=2092.46/537315.981×582.516×102=226.848N/mm2
计算点剪应力计算
上翼缘对中和轴静矩:
S1=(y1+0.5*Tf1)*B1*Tf1×10-3=3590.336cm3
τ=Vm*S1/Ix/Tw=510.428×3590.336/560571.754/10×102=32.692N/mm2
σ与σc同号,强度设计值增大系数:
β1=1.1
折算应力强度比
ξ=(σ2+σc2-σ*σc+3*τ2)0.5/(β1*f)=(226.8482+108.9312-226.848×108.931+3×32.6922)0.5/(1.1×310)=0.5997≤1,满足
6吊车梁整体稳定性验算
吊车梁设置了制动结构,整体稳定不需验算。
六.吊车梁变形计算:
1竖向挠度计算
竖向挠度限值:
[δ]=l/1000=9mm
按渐变式变截面梁计算吊车梁竖向挠度
δ=Mvk*l2/(EIx)*(1+0.12*(1-Id/Ix))=1117.459×106×90002/(206000×560571.754×104)×(1+0.12×(1-270333.586×104/560571.754×104))=8.325mm(1/1081)≤9(1/1000),满足
2水平挠度计算
依《钢规》附录A.1.2条,无须验算吊车梁及其制动结构的水平变形!
七.翼缘与腹板的连接焊缝验算
1上翼缘与腹板连接焊缝验算:
按梁端最大剪力和最大轮压计算:
上翼缘焊脚计算高度:
he=0.7*hfu=5.6mm
承受动力荷载,依《钢规》7.1.3条取角焊缝强度增大系数:
βf=1.0
上翼缘焊缝强度
ξ=((Vd*Sdu/Id)2+(ψ*F/βf/lz)2)0.5*0.5/he/fw=((1132195.874×2475036.106/2.703e+009)2+(1×424829.973/390)2)0.5*0.5/5.6/200=0.6713≤1,满足
2下翼缘与腹板连接焊缝验算:
按梁端最大剪力计算:
下翼缘焊脚计算高度:
he=0.7*hfd=4.2mm
下翼缘焊缝强度
ξ=(Vd*Sdd/Id)*0.5/he/fw=(1132.196×1904.118/270333.586)*0.5/4.2×102/200=0.4747≤1,满足
八.吊车梁腹板局部稳定验算:
1吊车梁腹板加劲肋布置简图(参图Ⅸ):
吊车梁腹板局部稳定由区格Ⅵ控制
区格Ⅵ腹板仅设置横向加劲肋
2吊车梁局稳验算内力影响线输出:
单位力作用于X处时,XL到XR区间的平均剪力为:
当X<=XL时:
Vmean=-X/L
当XL Vmean=((L-XL-XR)*X-L*XL)/L/(XR-XL) 当X>=XR时: Vmean=1-X/L 单位力作用于X处时,XL到XR区间的平均弯矩为: 当X<=XL时: Mmean=0.5*X*(2*L-XL-XR)/L 当XL Mmean=0.5*((L-X)*(X2-XL2)+X*(2*L-X-XR)*(XR-X))/L/(XR-XL) 当X>=XR时: Mmean=0.5*(L-X)*(XL+XR)/L 3吊车梁区格Ⅵ局稳验算内力计算(参图Ⅵ): 区格Ⅵ左端坐标: XL=3586mm 区格Ⅵ右端坐标: XR=4486mm 吊车一考虑动力系数后最大轮压标准值: P=444×1.05=466.2kN 吊车一下为轻、中级工作制吊车梁,依《钢规》4.3.1取折减系数: ψ'=0.9 吊车二考虑动力系数后最大轮压标准值: Q=289×1.05=303.45kN 吊车二下为轻、中级工作制吊车梁,依《钢规》4.3.1取折减系数: ψ'=0.9 吊车梁区格Ⅵ最大集中力设计值计算: 吊车轮压力仅有P作用于Ⅵ内F=1.4×466.2×0.9=587.412kN 吊车梁区格Ⅵ平均剪力设计值计算: Vmean=1.4×1.04×{466.2×[(8972+3586+4486×4081.14-8972×3586]/8972/(4486-3586)+303.45×(8972-6113.14)/8972}×10-3=205.459kN 吊车梁区格Ⅵ平均弯矩设计值计算: Mmean=1.4×1.04×{466.2×[(8972-4081.14)×(4081.14×4081.14-3586×3586)+4081.14×(2×8972-4081.14-4486)×(4486-4081.14)]/8972/(4486-3586)+303.45×(8972-6113.14)×(3586+4486)/8972×0.5}×10-6=1999.807kN·m 4吊车梁区格Ⅵ局部稳定验算 吊车梁腹板区格Ⅵ的横向加劲肋间距为: a=900mm 区格Ⅵ腹板计算高度: h0=H-Tf1-Tf2=1272mm 区格Ⅵ截面中和轴高度: CyⅥ=719.621mm 区格Ⅵ截面对X轴关系矩: IxⅥ=560571.754cm 区格Ⅵ腹板计算高度边缘到中和轴距离: hcⅥ=H-Tf1-CyⅥ=564.379mm 区格Ⅵ腹板计算高度边缘应力计算: σ=Mmean*hc/IxⅥ=1999.807×564.379/560571.754×102=207.047N/mm2 τ=Vmean/h0/Tw=205.459/1272/10×103=16.152N/mm2 σc=F/Lz/Tw=587.412/390/10×103=150.618N/mm2 正应力单独作用下的临界应力计算: 腹板区格Ⅵ受压区高度: hc=H-Cy-Tf1=564.379mm λb=2*hc/Tw/177/Cf=2×564.379/10/177/0.8253=0.7727 λb≤0.85,取σcr=fw=310N/mm2 剪应力单独作用下的临界应力计算: a/h0=900/1272=0.7075≤1.0,取 λs=h0/Tw/41(4+5.34/(a/h0)2)0.5/Cf=1272/10/41/(4+5.34/0.70752))0.5/0.8253=0.9816 0.8≤λs≤1.2,取τcr=(1-0.59*(λs-0.8))*fv=160.719N/mm2 局部压应力单独作用下的临界应力计算: a/h0=0.7075≤1.5,取 λc=h0/Tw/28(10.9+13.4*(1.83-a/h0)3)0.5/Cf=1272/10/28/(10.9+13.4/(1.83-0.7075)3))0.5/0.8253=1.007 0.9≤λc≤1.2,取σc,cr=(1-0.79*(λc-0.9))*fw=283.68N/mm2 区格Ⅵ局部稳定性强度比 ξ=(σ/σcr)2+(τ/τcr)2+σc/σc,cr=0.9871≤1,满足 九.梁端支座强度验算: 腹板每侧有效宽度: be=15*CF*Tw=123.799mm 支座加劲肋平面外计算长度: l0=h0=922mm 1梁端平板支座加劲肋验算: 加劲肋材料强度设计值: fr=310N/mm2 支座加劲肋截面强度设计值: ff=min
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