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吊车梁计算书
简支吊车梁验算计算书
====================================================================
计算软件:
TSZ结构设计系列软件TS_MTSToolv4.6.0.0
计算时间:
2016年04月10日07:
07:
07
====================================================================
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(GB50009-2012)
吊车梁跨度:
l=6000mm
吊车梁平面外计算长度:
l0=6000mm
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:
T5t105_中级软钩吊车
吊车跨度:
10500mm
吊车自重:
12.715t
小车重量:
2.126t
吊车起重量:
5t
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:
74kN
最小轮压:
26.3kN
制动轮子数:
1个
轨道类型:
43Kg/m
吊车宽度:
5050mm
吊车额定速度:
90m/min
小车额定速度:
40.1m/min
吊车轮距C1:
3400mm
第二台吊车基本信息(参图Ⅱ)
吊车类型:
T5t105_重级软钩吊车
吊车跨度:
10500mm
吊车自重:
13.9t
小车重量:
2.762t
吊车起重量:
5t
工作级别:
A6(重级)
吊钩形式:
软钩吊车
单侧轮子数:
2个
最大轮压:
63.7kN
最小轮压:
29kN
制动轮子数:
1个
轨道类型:
38Kg/m
吊车宽度:
5622mm
吊车额定速度:
90m/min
小车额定速度:
40.1m/min
吊车轮距C1:
3850mm
3荷载信息:
吊车竖向荷载增大系数:
ηv=1.03
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=0.12
吊车一摆动力系数:
α1=0
吊车二动力系数:
μ2=1.1
吊车二横向水平刹车力系数:
β2=0.12
吊车二摆动力系数:
α2=0.1
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:
截面型号:
H-750*300*10*12
用户自定义截面
截面材料类型:
Q235
截面每米质量:
113.51kg/m
截面几何参数如下:
截面高度H=750mm
上翼缘宽度B1=300mm
下翼缘宽度B2=300mm
腹板厚度Tw=10mm
上翼缘厚度Tf1=12mm
下翼缘厚度Tf2=12mm
截面力学参数如下:
x轴毛截面惯性矩Ix=129932.658cm^4
x轴净截面惯性矩Inx=122646.136cm^4
x轴上翼毛截面抵抗矩Wx=3464.871cm^3
x轴上翼净截面抵抗矩Wnx=3155.656cm^3
x轴下翼净截面抵抗矩Wnx1=3394.155cm^3
y轴上翼毛截面抵抗矩Wy=360.403cm^3
y轴上翼净截面抵抗矩Wny=152.003cm^3
上翼缘有效净面积Ane=30.84cm^2
净截面中和轴高度Cny=361.345mm
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=400mm
端部x轴毛截面惯性矩Id=31536.341cm^4
端部x轴毛截面静矩Sd=875.12cm^3
端部x轴上翼缘静矩Sdu=698.4cm^3
端部x轴下翼缘静矩Sdd=698.4cm^3
6吊车梁制动结构信息:
吊车梁采用制动板结构
制动结构宽度:
B=1000mm
制动板搭在吊车梁上间距:
70mm
制动板厚度:
T=6mm
制动板宽度:
Bb=924.9mm
边梁截面选用:
C-160*63*6.5*10
制动板搭在边梁上间距:
=50mm
边梁面积:
Ae=21.95cm^2
边梁Y向惯性矩:
Iye=73.4cm^4
边梁X向惯性矩:
Ixe=866.2cm^4
边梁形心到右下点X向距离:
Cxe=1.79cm
边梁形心到右下点Y向距离:
Cye=8cm
制动结构绕y轴净截面惯性矩:
Iny=174485cm^4
制动结构对梁上翼缘边净抵抗矩:
Wny1=2769.05cm^3
制动结构对边梁翼缘边净抵抗矩:
Wny2=3242.49cm^3
制动结构绕y轴毛截面惯性矩:
Iy=186286cm^4
吊车梁上翼缘对y轴的毛截面静矩:
Sy=1651.83cm^3
7吊车梁截面焊缝信息:
吊车梁腹板与上翼缘采用焊透的T形组合焊缝
吊车梁腹板与下翼缘采用部分焊透的T形组合焊缝
下翼缘坡口深度:
sd=5mm
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:
连续回焊,不断弧
横向加劲肋选用:
SB6_Q235
横向加劲肋间距:
a=1200mm
变截面区段横向加劲肋间距:
a'=1200mm
横向加劲肋宽度:
65mm
横向加劲肋端部到下翼缘距离:
50mm
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:
全部平板式支座,吊车梁下翼缘直接与牛腿栓接
平板支座加劲肋选用:
SB6_Q235
平板支座加劲肋宽度:
65mm
加劲肋焊缝焊脚高度:
7mm
平板支座选用:
SB20_Q235
平板支座宽度:
90mm
平板支座长度:
540mm
10计算参数:
梁截面材料屈服强度:
fy=235N/mm^2
梁截面材料转换系数:
CF=(235/235)^0.5=1
上翼缘截面抗拉强度:
ft=215N/mm^2
下翼缘截面抗拉强度:
fb=215N/mm^2
梁腹板截面抗剪强度:
fv=125N/mm^2
梁腹板端面承压强度:
fce=325N/mm^2
吊车梁焊缝抗剪强度:
fw=160N/mm^2
二.验算结果一览
受压(上)翼缘宽厚比12.08最大15.0满足腹板高厚比72.60最大250.0满足上翼缘受压强度比0.37最大1.0满足下翼缘受拉强度比0.33最大1.0满足端部腹板剪应力强度比0.53最大1.0满足腹板局部承压强度比0.16最大1.0满足腹板折算应力强度比0.28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)1.72最大6.0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T形组合焊缝不验算满足下翼缘焊缝强度比0.76最大1.0满足下翼处金属应力幅(N/mm2)19.53最大118.0满足下翼角焊缝剪应力幅(N/mm2)6.51最大59.0满足肋端金属应力幅(N/mm2)16.84最大103.0满足区格Ⅰ局稳强度比0.27最大1.0满足区格Ⅱ局稳强度比0.25最大1.0满足区格Ⅲ局稳强度比0.22最大1.0满足区格Ⅳ局稳强度比0.20最大1.0满足加劲肋布置方式双侧成对重级满足横向加劲肋间距(mm)1200.00最大1452.0满足横向加劲肋间距(mm)1200.00最小363.0满足横向加劲肋间距1(mm)1200.00最大1452.0满足横向加劲肋间距1(mm)1200.00最小363.0满足横向加劲肋外伸宽度(mm)65.00最小64.2满足横向加劲肋厚度(mm)6.00最小4.3满足无纵向加劲肋时ho/Tw72.60最大170.0满足平板加劲肋稳定强度比0.34最大1.0满足平板加劲肋焊缝强度比0.22最大1.0满足平板加劲肋外伸宽度(mm)65.00最小64.2满足横向加劲肋厚度(mm)6.00最小4.3满足平板加劲肋焊脚高度(mm)7.00最小6.0满足平板加劲肋焊脚高度(mm)7.00最大7.0满足上翼柱侧板件正应力(MPa)25.6最大215满足上翼柱侧角焊缝应力(MPa)21.0最大160满足上翼柱侧角焊缝焊脚高度(mm)4.00最小4.00满足上翼柱侧角焊缝焊脚高度(mm)4.00最大6.00满足上翼梁柱连接板正应力(MPa)31.0最大215满足上翼梁柱螺栓承担剪力(kN)8.92最大62.8满足上翼梁柱螺栓轴向边距(mm)35.0最小33.0满足上翼梁柱螺栓轴向边距(mm)35.0最大88.0满足上翼梁柱螺栓垂向边距(mm)45.0最小44.0满足上翼梁柱螺栓垂向边距(mm)45.0最大88.0满足牛腿最大正应力(Mpa)74.3最大215满足牛腿最大剪应力(Mpa)110最大125满足牛腿最大折算应力(Mpa)176最大237满足牛腿翼缘宽厚比10.1最大15.0满足牛腿集中力截面剪应力(Mpa)124最大125满足牛腿局部承压应力(Mpa)83.4最大325满足牛腿综合应力(MPa)149最大160满足牛腿焊脚高度(mm)8.00最大9.60满足牛腿焊脚高度(mm)8.00最小4.74满足支座螺栓承担剪力(kN)49.5最大62.8满足支座螺栓轴向边距(mm)55.0最小44.0满足支座螺栓轴向边距(mm)55.0最大96.0满足支座螺栓垂向边距(mm)55.0最小33.0满足支座螺栓垂向边距(mm)55.0最大96.0满足支座螺栓垫板正应力(MPa)206最大215满足支座螺栓垫板角焊缝应力(MPa)58.7最大160满足支座螺栓垫板焊脚高度(mm)8.00最小7.00满足支座螺栓垫板焊脚高度(mm)8.00最大9.00满足上翼柱加劲肋板件宽厚比14.0最大14.9满足上翼柱加劲肋板件剪应力(MPa)1.69最大180满足上翼柱加劲肋焊缝剪应力(MPa)2.95最大200满足牛腿处柱加劲肋板件宽厚比14.5最大14.9满足牛腿处柱加劲肋板件剪应力(MPa)23.2最大180满足牛腿处柱加劲肋焊缝剪应力(MPa)40.5最大200满足纵向连接螺栓承担剪力(kN)9.64最大126满足纵向连接螺栓轴向边距(mm)45.0最小44.0满足纵向连接螺栓轴向边距(mm)45.0最大88.0满足纵向连接螺栓竖向边距(mm)35.0最小33.0满足纵向连接螺栓竖向边距(mm)35.0最大88.0满足纵向连接螺栓间距(mm)70.0最小66.0满足纵向连接螺栓间距(mm)70.0最大96.0满足车挡截面自由外伸宽厚比8.00最大15.0满足车挡截面腹板宽厚比53.3最大80.0满足车挡截面最大剪应力(MPa)40.9最大125满足车挡截面最大正应力(MPa)131最大215满足车挡截面折算应力(MPa)140最大237满足车挡集中力处板件宽厚比10.0最大14.9满足车挡集中力处板件剪应力(MPa)21.2最大180满足车挡集中力处焊缝剪应力(MPa)15.8最大200满足车挡截面最大拉应力(MPa)141最大215满足车挡截面最大压应力(MPa)-141最小-215满足车挡截面综合应力(MPa)141最大160满足车挡截面腹板焊脚高(mm)6.00最大7.20满足车挡截面腹板焊脚高(mm)6.00最小3.67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=1.05×74=77.7kN
吊车竖向荷载作用下端部剪力:
Vdc=1.4×1.03×77.7×(2×6000-1711)/6000=197.7kN
端部最大剪力计算值:
Vd=197.7kN
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=1.05×74=77.7kN
吊车荷载合力:
F=77.7×2=147.8kN
左支座反力:
R=147.8×2594/6000=63.89kN
吊车梁跨中弯矩Mvc计算:
Mvc=1.4×1.03×63.89×2594×10^-3=239kN·m
跨中最大弯矩计算值:
Mvm=239kN·m
3跨中最大竖向弯矩对应剪力Vm计算(参图Ⅳ):
自重和竖向附加活载作用下端部剪力:
Vma=(1.4*gv+1.2*qs)*S/l0=(1.4×0+1.2×1.135)×2594/6000×10^-3=0kN
吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值:
P=1.05×74=77.7kN
吊车荷载合力:
F=77.7×2=147.8kN
左支座反力:
R=147.8×2594/6000=63.89kN
最大弯矩点左侧剪力计算:
Vml=1.4×1.03×63.89=92.14kN
最大弯矩点右侧剪力计算:
Vmr=Vml-1.4×1.03×77.7=(-19.91)kN
跨中最大弯矩对应的剪力计算值:
Vm=92.14kN
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
吊车考虑卡轨力系数后单轮横向作用力标准值:
Q=0.1×63.7=6.37kN
吊车荷载合力:
F=6.37×1=6.37kN
左支座反力:
R=6.37×3000/6000=3.185kN
吊车梁跨中弯矩Mhc计算:
Mhc=1.4×3.185×3000×10^-3=13.38kN·m
跨中最大水平弯矩计算值:
Mhm=13.38kN·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=1.0×74=74kN
吊车荷载合力:
F=74×2=148kN
左支座反力:
R=148×3850/6000=94.97kN
吊车梁跨中弯矩Mvkc计算:
Mvkc=1×1.03×(94.97×3850-74×3400)×10^-3=117.4kN·m
跨中最大弯矩计算值:
Mvk=117.4kN·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=0.12×(5+2.126)/2×g/2=2.095kN
吊车荷载合力:
F=2.095×2=4.19kN
左支座反力:
R=4.19×3850/6000=2.689kN
吊车梁跨中弯矩Mhkc计算:
Mhkc=1×(2.689×3850-2.095×3400)×10^-3=3.228kN·m
跨中最大水平弯矩计算值:
Mhk=3.228kN·m
7跨中最大竖向弯矩标准值Mvp计算(参图Ⅶ):
竖向附加活载作用下跨中弯矩Mvpa=0kN·m
吊车单轮最大轮压标准值:
Q=1.0×63.7=101.9kN
吊车荷载合力:
F=63.7×1=63.7kN
左支座反力:
R=63.7×3000/6000=31.85kN
吊车梁跨中弯矩Mvpc计算:
Mvpc=1×31.85×3000×10^-3=95.55kN·m
跨中最大弯矩计算值:
Mvp=95.55kN·m
8支座最大竖向剪力标准值Vp计算(参图Ⅷ):
竖向附加活载作用下端部剪力Vpa=0kN
吊车最大轮压标准值:
Q=1.0×63.7=101.9kN
吊车竖向荷载作用下端部剪力:
Vpc=1×1.03×101.9×(2×6000-3850)/6000=55.7kN
端部最大剪力计算值:
Vp=55.7kN
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=15
翼缘自由外伸宽度:
b0=145mm
翼缘宽厚比:
b0/Tf1=145/12=12.08
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=726mm
腹板高厚比:
h0/Tw=726/10=72.6
五.吊车梁截面强度验算:
1上翼缘受压强度验算:
吊车梁采用制动板
吊车梁须验算疲劳强度或b0/Tf1=12.08>13,取γx=1.0
吊车梁须验算疲劳强度,取γy=1.0
ξ=(Mvm/Wnx/γx+Mhm/Wny1/γy)/ft
=(239/3156/1+13.38/2769/1)×10^3/215
=0.3748
2下翼缘受拉强度验算:
ξ=Mvm/Wnx1/fb=239×10^3/3394/215=0.3276
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
=197.7×875.1/(3.154e+004×10/1.2)/125×10^2
=0.5268
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二台吊车计算:
吊车最大轮压:
Pmax=63.7kN
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=1.4×1.35×1.1×63.7=132.4kN
梁顶到腹板计算高度上边缘距离:
hy=Tf1=12mm
轨道高度:
hR=140mm
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+5×12+2×140=390mm
σc=F/Twlz=132.4×10^3/10/390=33.96N/mm^2
腹板抗压强度设计值:
f=215N/mm^2
局部承压强度比
ξ=σc/f=33.96/215=0.1579
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=33.96N/mm^2(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=376.7mm
σ=Mvm/In*y1
=239/1.226e+005×376.7×10^2
=73.41N/mm^2
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=1378cm^3
τ=Vm*S1/Ix/Tw
=92.14×1378/1.299e+005/10×10^2
=9.768N/mm^2
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=(σ^2+σc^2-σ*σc+3*τ^2)^0.5/(β1*f)
=(73.41^2+33.96^2-73.41×33.96+3×9.768^2)^0.5/(1.1×215)
=0.2784
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=6mm
按渐变式变截面梁计算吊车梁竖向挠度
δ=Mvk*l^2/(EIx)*(1+0.12*(1-Id/Ix))
=117.4×10^6×6000^2/(2.06e+005×1.299e+005×10^4)
×(1+0.12×(1-3.154e+004×10^4/1.299e+005×10^4))
=1.723mm(1/3482)
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:
上翼缘与腹板采用焊透的T形对接与角接组合焊缝,强度满足要求
2下翼缘与腹板连接焊缝验算:
上翼缘与腹板采用部分焊透的T形对接与角接组合焊缝
按梁端最大剪力计算:
下翼缘焊脚计算高度:
he=sd-3=2mm
融合线处焊缝截面边长接近于坡口深度s,焊缝强度设计值乘以0.9折减
下翼缘焊缝强度
ξ=(Vd*Sdd/Id)*0.5/he/(0.9*fw)
=(197.7×698.4/3.154e+004)*0.5/2×10^2/(0.9×160)
=0.7602
八.吊车梁疲劳计算:
1受拉翼缘与腹板连接处金属疲劳计算
重级工作制软钩吊车,取欠载效应的等效系数:
αf=0.8
下翼缘与腹板采用自动焊角焊缝,为3类连接,取容许应力幅[Δσ]2e6=118N/mm^2
吊车梁总重(含加劲肋,端板等):
Wb=0.6589t
按均布荷载计算,吊车梁与轨道自重作用下跨中弯矩:
Mg=1.2*9.8*(Wt*l*l+Wb*l)/8
=1.2×9.8×(44.7×6000×6000×10^-6+0.6589×6000)/8×10^-3
=8.177kN·m
疲劳验算弯矩差:
ΔM=Mvp-Mg=95.55-8.177=87.37kN·m
考虑欠载效应的疲劳应力幅
Δσ=αf*ΔM*(Cy-Tf2)/Ix
=0.8×87.37×(375-12)/1.299e+005×10^2
=19.53N/mm^2
2下翼缘与腹板连接角焊缝疲劳计算
下翼缘与腹板角焊缝为8类连接,取容许剪应力幅[Δτ]2e6=59N/mm^2
下翼缘板对中和轴净截面矩:
S2=B2*Tf2*(Cy-0.5*Tf2)
=300×12×(375-0.5×12)×10^-3
=1328cm^3
考虑欠载效应的疲劳剪应力幅
Δτ=αf*Vp*S2/Ix/1.4/hfd
=0.8×55.7×1328/1.299e+005/1.4/5×10^2
=6.508N/mm^23横加劲肋下端点附近主体金属疲劳计算
重级工作制软钩吊车,取欠载效应的等效系数:
αf=0.8
肋端不断弧,
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