160t50m桥架吊车梁受力分析计算.docx

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160t50m桥架吊车梁受力分析计算

160t/50m架桥机有关

受力校核计算书

计算：

审核：

审定：

茂名石化工程有限公司设计院

160t/50m架桥机有关受力校核计算

设计计算过程简要说明

由于架桥机工作状态时，存在两种危险截面的情况：

I种为移跨时存在的危险截面；II种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行验算和受力分析。

一、主体结构验算参数取值

1、主导梁自重（包括枕木及轨道）：

0.575t/m

2、天车副架梁：

2.2t/台

3、天车:

0.582"台

4、验算载荷：

160t

5、起重安全系数：

1.05运行冲击系数：

1.15

结构倾覆稳定安全系数：

》1.5

6、基本假定

主梁现场拼装时重心最大偏差：

e=0.1m架桥机纵向移动时吊装T梁钢丝绳倾角：

B=±2°

二、总体布置说明

架桥机主要由主导梁、天车副架梁、天车组成。

导梁采用三角形截面桁架拼装式，动力部分全部采用电动操作。

1、导梁中心距：

6m；

2、导梁全长：

81m，前支点至中支点距离为52m；

3、架桥机导梁断面：

2.8mx1.1m；

4、架桥机导梁底部由前部平车总成、中部平车总成、尾部平车总成等组成；

5、吊装系统由2套天车副架梁总成组成；

6、吊装系统采用：

2台天车。

三、结构验算

1、施工工况分析

工况一：

架桥机完成拼装或一孔T梁吊装就位后，前移至前支点位置时，悬臂最长，处于最不利情况，需验算的主要内容：

1）抗倾覆稳定性验算；

2）支撑反力的验算及中部横梁验算；

3）主导梁内力验算；

4）悬臂挠度验算。

工况二：

架桥机吊梁时及架桥机吊梁就位时的验算内容：

1）天车副架梁验算；

2）主导梁内力验算；

3）前支腿强度及稳定性验算及前部横梁验算；

架桥机各种工况见附图1、5、6。

2.基本验算

2.1工况一

2.1.1抗倾覆稳定性验算

架桥机拼装架桥机完成拼装或一孔T梁吊装就位后，前移至前支点位置时，悬臂最长，处于最不利情况下的验算，此时为了生产安全，移跨之前须在架桥机尾部加上适当的配重，这里以安装的砼梁的一端重量作配重，则每条主导梁的配重为40t，故该工况下的力学模型图见图1所示：

取B点为研究对象，去掉支座A，以求支座C的反力，由力矩平衡方程:

1q52.82=1q（8^52.8）2-Gi25.6-（G2P）27.2-Rc26

22

1212

-q（81-52.8）2G25.6（G2P）27.2q52.82

2

248.29kN

2

26

Rc远大于零，故是安全的

倾覆力矩：

M1=0.5qX52.82=8015.4kN-m

1

平衡力矩：

M2=—q（81-52.8）2G125.6（G2P）27.2=14470.475kN-m

2

抗倾覆安全系数k=M2/M1=14470.475/8015.4=1.805>1.5满足规范要求。

2.1.2中支点反力的计算

按上图计算模型，有

Rb=q81G1G2P「Rc=666.86kN

中支点的反力由中担来承担，中担梁的截面如下图所示:

pO

9rr-i

CSI

图2中担截面尺寸图经计算其截面特性如下：

43

I=2297322667mm4W=7657742mm3

主导梁对中担产生的最大弯矩为

Mmax=RbX900=666.86X900=600174kN-mm

故中担梁截面上的最大应力为:

2.1.3主导梁的内力验算

⑴中支点B处断面所受弯矩最大：

2

Mb=0.5qX52.8=8015.4kN-m

⑵主导梁截面特性计算

①吊车梁主肢的截面特性

经计算

吊车梁截面尺寸如图2所示，架桥机车梁截面为3条空心的箱形梁,

得3条空心的箱形梁的截面参数为：

图3主导梁主肢的截面外形尺寸图

42

上弦梁：

h=324392277mmA1=22912mm

下弦梁：

l2=101799936mm4A尸12672mm2

则整个架桥机主梁截面的面积为：

A=A1+2A2=22912+12672X2=48256mm?

整个架桥机主梁截面的惯性矩为：

22

I=2l2+2A2（160+2240+120-yc）+h+Ayc

=2X101799936+2X12672X（160+2240+120-1323.5）+324392277+

2

22912X1323.5

4

=76944629365mm4

其截面系数为：

⑶主导梁的最大弯曲应力为

2.1.4主导梁的挠度验算

主导梁自重产生的最大挠度为

前担重量产生的最大挠度为

Pa2（3L—a）41.245汇103汉522汉（3汇52.8—52）

「2石—0.122m=12.2cm

6EI62.1107694462936510

所以弹性挠度为f弹=f1+f2=34.6+12.2=46.8cm

能够满足架桥机前移就位。

2.2工况二

2.2.1天车副架梁验算

天车副架梁的受力模型图如下:

图4天车副架梁的受力模型图

经计算，得

PG7.忙4002917.5

22

其最大弯矩为

1212Mmax^Ra3.05-一q3.75^211.13.05——2.573.752=625.8kN-m

22

天车副架梁的截面特性参数为

43

l=1755904000mm4W=5853013.3mm3

其最大弯曲应力为：

2.2.2天车的受力分析

1、天车行走小车梁的受力分析

⑴天车行走小车梁的受力模型图如下:

经计算，得

Ra

PG®4002・91「61^.202.375kN

其最大弯矩为

Mmax二Ra0.33-為0.8^202.3750.33-丄1.150.8^66.416kN

22

⑵天车行走小车梁的截面特性参数为

43

l=136263794.9mmW=689272.1mm

6

「仏=66.41610

⑶其最大弯曲应力为:

=96.36MPav[c]=155MPa安全

689272.1

2、天车中心横梁的受力分析

⑴天车中心横梁的受力模型图如下图所示

/j:

■-j:

l

:

i1>:

l.l

l=

1

571-

11

11

J

1

J!

]

J

LJ

IJ

L'fz：

则其最大剪力为

V=422kN

跨中的最大弯矩为

Mmax=114.913kN-m

⑵天车行走小车中心梁的截面特性参数为

243

A=19520mml=413482667mmW=2067413mm

⑶其最大剪应力为：

⑷其最大弯曲应力为:

2.2.3架桥机跨中主导梁的受力分析

⑴架桥机跨中主导梁的受力分析

架桥机吊梁时及架桥机吊梁就位时的验算内容，这里分两种情形。

工况2-1架桥机吊梁前吊点行走至前跨正中位置时，其跨中弯矩达最大值,

故需对该位置作如下验算：

通过对该主导梁进行受力分析，确定其力学模型如下图所示：

图5架桥机主梁吊梁工作时的力学模型图之一

图中P――为作用在单条主梁某一跨上的集中载荷，N或kN;

l——为架桥机主梁的跨度，m；

a,为集中载荷作用点距两端点的距离，m。

通过对该工况下连续梁进行内力分析计算，可得：

其最大弯矩为跨中弯矩Mmax=5343.52kN-m

其最大剪力为右端剪力Vmax=655.78kN

工况2-2架桥机吊梁前吊点行走至前跨距前支点32.2米位置时，后吊点即将从运梁车改至由后跨主导梁承担时，其前跨中弯矩达最大值，故需对该位置作如下验算：

图6架桥机主梁吊梁工作时的力学模型图之二

通过对该工况下连续梁进行内力分析计算，可得：

其最大弯矩为离左端32.2米处的跨中弯矩Mmax=5624.37kN-m

其最大剪力为右端剪力Vmax=—456.46kN

综合上述两种工况，得

Mmax=5624.37kN-m

Vmax=655.78kN

⑵架桥机跨中主梁截面特性计算

①架桥机跨中主梁主肢的截面特性

架桥机跨中主梁截面尺寸如图7所示，架桥机跨中主梁截面为3条空心的箱

形梁，经计算得3条空心的箱形梁的截面参数为：

5=10+10①丄一

=10

—

=10+10②

5=12古

厂1

I

④

3jr'1■■

；620

图7吊车梁跨中主肢的截面外形尺寸图

上弦梁：

42

I1=316429653.3mmiA1=21760mmi

下弦梁：

42

I2=100120320mm4A2=12240mm2

则架桥机跨中主梁截面的面积为：

A=A1+2A2=21760+1224QX2=46240mm?

架桥机跨中主梁截面的惯性矩为：

22

I=2I2+2A2（160+2240+120-yc）+h+Ayc

2

=2X100120320+2X12240X（160+2240+120-1334.12）+316429653.3+

21760X1334.122

=73673278293mm4

其截面系数为:

=4.9309107mm3

173673278293

（yc+160）（1334.12+160）

②吊车梁斜缀条的截面特性

斜缀条采用2条[10的槽钢，其单肢截面面积为13.28cm2=1328mm2

⑶吊车梁截面强度校核

1主肢强度校核

当P=40tl=53m时（相当于一共承受160t吊重），有：

9

「=5.624107“14.05（MPa）v[C155MPa安全W4.93100

2斜缀条强度校核

斜缀条主要承受截面上的剪力，其轴心力N1按下式计算，如图8所示：

其中V1――分配到一个缀条面的剪力;

n――承受剪力V1的斜缀条数;

a――斜缀条与架桥机主梁断面的夹角在纵向断面上投影，a二tg15.52°;

2520

斜缀条与架桥机主梁断面的夹角在横向断面上投影，

tg，型

2520

-9.68

断面

正面

图8斜缀条受力简图斜缀条的截面按承受N2的轴心受压构件计算。

已知P=40tl=53m时，有：

Vmax二655.78（kN）

a）对斜缀条进行强度校核:

N23.452汉10.__._、「人

二2-135.48（MPa）v[c]=155MPa安全

A212742

b）对斜缀条进行稳定性校核：

L=2520/cos15.52°/cos9.68°=2653mm

查表得：

©=0.769,贝U

N2

A2

3.452105

0.76912742

=176.18（MPa）v[f]

=215MPa安全

⑷主梁连接耳板及销轴受力校核

①耳板受力分析

主梁连接耳板截面承受的最大弯矩为

27

Mmax=0.5q452=5822kN-m=582.210（N-mm）

当此弯矩作用于销轴连接截面时，耳板及销轴的受力最大，此时的上耳板的

最大受力为

此力作用于上耳板上时，耳板上的应力为

F耳板的最大受力则为

6

=1.15510（N）

此力作用于下耳板上时，下耳板上的应力为

F下1.155X06宀人

「下-111（MPa）十］=120MPa安全

2、仆2-「2）80（101_36）2

②销轴受力分析

上销轴受耳板间产生的剪力V=F上，当销轴采用材质为15MnVB的高强度

圆钢时，每根上销轴共有两个截面受剪，故其最大剪应力为

F上F上2.31勺06

——2—2

8A上销8二r上销83.1439

下销轴受耳板间产生的剪力V=F下，故下销轴的最大应力为

下皀丐=2.31102=75.03（MPa）：

：

［］=195MPa安全

8A下销8二r下销83.1435

2.2.3前支腿强度及稳定性验算及前部横梁验算

⑴前支腿的支反力计算

前支腿的最大支反力产生于架桥机架梁即将就位的状态下，该状态下的受力模型图如下图9所示:

图9架桥机架梁即将就位的状态下的受力模型图

通过对该连续梁进行内力分析计算，得

其前担的最大支反力为Vimax=—538.2kN

其中担的最大支反力为V2max=—610.2kN

前支腿为两根©273X14X3300的钢管制成，故每根前支腿的受力为

F前=538.2/2=269.1kN

⑵前支腿的强度及稳定性验算前支腿的截面特性为

24

A前=11391mmI前=95797500mmi=91.7mm

故----3300=36查表得：

©=0.927i91.7

对其进行强度验算，其最大压应力为

二-电=269.110=23.62MPa:

:

［刁=155MPa安全

A前11391

对其进行稳定性验算，其最大压应力为

F前269.1汇10‘CL’CR仆r十入

——==25.48MPa:

：

f=215MPa安全

*A前0.927^1391

⑶前部横梁的强度验算

前部横梁的最大弯矩为

Mmax=F前x900=269.1X900=242190kN-mm

前部横梁的截面特性为

243

A=39080mm2l=2713305666.7mm4W=8348632.8mm3故前部横梁的应力为

二电=269.11°=6.89MPa<[]=125MPa安全

A39080

3

Mmax242190103

W-8348632.8

2.3副架梁的受力分析验算

2.3.1副架梁的受力力学模型

副架梁主要承受自重载荷及施工载荷，受力力学模型如下图所示:

参考文献

1《工程起重机》长沙铁道学院本科教材；

2《起重机设计手册》机械工业出版社，1984©

3唐秀近时战《结构力学》大连理工大学出版社。

4S铁摩辛柯J.盖尔［美］《材料力学》科学出版社。

5建筑结构设计手册丛书编委会罗邦富魏明钟等《钢结构设计手册》

（GBJ17-88版）中国建筑工业出版社。