中孔弧形门安全计算书.docx
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中孔弧形门安全计算书
6.2.2安全验算
1、简介
1)固定铰支座单件重量16.0t;支撑大梁单件重量17.2t;支撑大梁支座单件重量0.454t。
合计50.18t
2)采用2台缆机抬吊,30t缆机双机抬吊额定起重量55t。
3)单个吊耳额定载荷20t;钢丝绳选用直径50mm,长度12m;卡环选用WLL17T.
采用AUTOCAD进行三维绘图,求出其组合重心位置如下图1所示:
2、吊耳布置和验算
吊装时,在支座焊接1吊耳和支撑大梁上开设吊耳孔,如下图2所示:
基本参数:
构件总重50.18t,每个吊耳分配重量为:
50.18/4/sin(60°)=14.5t
吊耳拟采材质为Q235B,板厚为30mm,选用孔壁受压强度设计值fcj=175Mpa,孔壁受拉强度设计值ftj=230Mpa,剪应力设计强度τ=95Mpa.
(1)根据局部承压应力进行设计:
孔径D1=p/(fcj*δ)
式中:
载荷p=14.5t力=1.45×105N
孔壁受压强度设计值fcj=175Mpa=175N/mm2
板厚δ=30mm
将上述数据代入上式:
D1=27.5mm。
(2)根据剪应力计算吊耳外缘长度L:
L=p/(δ×τ)=51mm
对上述参数进行圆整,并考虑卡扣穿入,孔径圆整为D1=60mm,L外缘长度圆整为60mm,圆整后,孔壁受到的承压应力:
σcj=p/(D1×δ)=80.6Mpa
(3)根据孔壁收到的承压力进行验算
σk=σcj×(R2+r2)/(R2-r2)
=80.6×(90×90+30×30)/(90×90-30×30)
=100.75 因此孔壁承压力满足设计要求。 (4)吊耳板与钢箱梁连接焊缝计算 焊缝你采用双边V型坡口,坡口为双边V型坡口,焊缝强度折减系数为0.5,焊缝设计抗拉强度τ=95Mpa,则焊缝长度: L=p/(30×τ×0.5)=102mm<180mm 因此吊耳与钢箱梁连接焊缝满足强度要求。 (5)吊耳结构如图下图所示 (6)支撑大梁开吊耳孔的筋板壁厚为30mm,材质为Q34C,开设吊耳孔如图所示,满足吊装要求。 3、卡扣选取 单个吊耳受力为12.545/sin(60°)=14.5t,我项目部现有卡扣为WLL17T,额定载荷为17t>14.5t,因此安全。 4、钢丝绳选取 单个钢丝绳受力为14.5t,选取安全系数为6,则所需钢丝绳破断拉力为: Pk=12.545*9.8*6=870KN 目前车间拥有直径为6*37-FC纤维芯42mm钢丝绳,公称抗拉强度为1770KN,查表,其破断拉力为921KN>870KN,因此直径42mm钢丝绳是安全的。 6.3中孔弧形工作门下肢臂和活动铰支座吊装安全验算 1)活动铰支座单重23.18t,下肢臂单重38.34t,合计61.52t。 2)2台缆机额定起重量55t,分配载荷45t。 3)2#MQ2000门机,幅度55m,额定起重量35.2t,分配载荷16.52t。 采用AUTOCAD进行三维绘图,求出其组合重心位置如下图1所示: 2、吊耳布置和验算 吊点1位置吊耳验算: 基本参数: 分配载荷为45t,每个吊耳分配重量为: 45/2/sin(60°)=26.0t 吊耳拟采材质为Q235B,板厚为36mm,选用孔壁受压强度设计值fcj=175Mpa,孔壁受拉强度设计值ftj=230Mpa,剪应力设计强度τ=95Mpa. (1)根据局部承压应力进行设计: 孔径D1=p/(fcj*δ) 式中: 载荷p=26.0t力=2.6×105N 孔壁受压强度设计值fcj=175Mpa=175N/mm2 板厚δ=36mm 将上述数据代入上式: D1=42mm。 (2)根据剪应力计算吊耳外缘长度L: L=p/(δ×τ)=76mm 对上述参数进行圆整,并考虑卡扣穿入,孔径圆整为D1=100mm,L圆整为100mm,则外缘长度圆整为300mm,圆整后,孔壁受到的承压应力: σcj=p/(D1×δ)=72.2Mpa (3)根据孔壁收到的承压力进行验算 σk=σcj×(R2+r2)/(R2-r2) =72.2×(145×145+45×45)/(145×145-45×45) =87.6 因此孔壁承压力满足设计要求。 (4)吊耳板与钢箱梁连接焊缝计算 焊缝你采用双边V型坡口,坡口为双边V型坡口,焊缝强度折减系数为0.7,焊缝设计抗拉强度τ=95Mpa,则焊缝长度: L=p/(36×τ×0.7)=109mm<300mm 因此吊耳与钢箱梁连接焊缝满足强度要求。 (5)吊耳结构如图下图所示 3、卡扣选取 单个吊耳受力为22.5/sin(60°)=26t,拟采用卡扣为M-DW32JB8112-1999,额定载荷为32t>26t,因此安全。 4、钢丝绳选取 单个钢丝绳受力为26t,选取安全系数为6,则所需钢丝绳破断拉力为: Pk=26*9.8*6=1528.8KN 目前车间拥有直径为40mm钢丝绳,公称抗拉强度为1770KN,纤维芯,查表,其破断拉力为869KN,拟采用40mm钢丝绳走双方式悬挂,则869*2=1738KN>1528KN,因此直径40mm钢丝绳走双悬挂方式是安全的。 6.4泄水坝段中孔弧形工作门起重钢梁安全验算 1、简介 起重钢梁上的各种作用力: 1)5t卷扬机,2台,单台自重2t。 2)50t滑轮组,4台,单台自重以0.5t计; 3)φ30mm钢丝绳,每台卷扬机240m,3.43*240=0.823t; 4)起重钢梁自重暂时以0.7t/m计。 5)单个下肢臂和活动铰支座安装时,起重钢梁需吊重32t。 卷扬机不同时载重。 本起重钢梁设计采用《GB3811-1983起重机设计规范》,有关计算载荷和相关系数取值: 自重载荷PG,起升载荷PQ,起升冲击系数ψ1=1.1,起升载荷动载系数ψ2=1.5,运行冲击系数ψ2=1.1,实验载荷Pst=1.25,本起重钢梁不做负荷实验,因此计入Pst参数。 建模: 假设P1部位额定载荷32t,根据规范3.3.2组合载荷建模: P1=((2+0.5*2+0.823)*1.1*1.1+32*1.5*1.1)*9.8=562.814KN P2=(2+0.5*2+0.823)*1.1*1.1*9.8=45.33KN 平均载荷q=0.7*1.1*1.1*9.8=8.3KN/m 根据上述参数,计算,做剪力图(单位kN): 弯矩图(单位: kNm): 最大弯矩为: Wmax=615.036KNm 根据弯矩公式: Wx=M/f 将M=615.036,f=[f]=215/1.5=143Mpa代入上式中: 抗弯界面系数Wx=4301cm3 [40a槽钢截面模量为878.9cm3,则组合梁槽钢做主梁数据为: 4301/878.9=5根,因对称布置,取6根据[40a做主梁。 [40a槽钢,材质为Q235B,许用应力[a]=235/1.5=156.7Mpa,许用剪应力[t]=[a]/1.732=90Mpa 根据《材料力学》刘鸿文主编,P154,校核梁的切应力: τmax=Fsmax*Sx/(Ix*b) 式中: Fsmax=582.24KN Sx=524.4*6cm3 Ix=17577.7*6cm4 b=10.5*6=63mm 代入上式: τmax=582.24*1000*524.4*6*10-6/(17577.7*6*10-8*0.063)=27.6Mpa<90Mpa 故安全。 2)小梁验算 小梁采用4根槽钢并排铺设而成。 结构如下图: 小梁上的各种作用力: 1)50t滑轮组,2台,单台自重以0.5t计; 2)φ30mm钢丝绳,每台卷扬机240m,3.43*240=0.823t;(作用于滑轮组上) 3)起重钢梁拟自重0.5t/m。 4)单个下肢臂和活动铰支座安装时,起重钢梁需吊重32t。 根据以上数据建模: 假设P1部位额定载荷32t,根据规范3.3.2组合载荷建模: P1=((0.5*2+0.823)*1.1*1.1+32*1.5*1.1)*9.8=539.1KN 平均载荷q=0.5*1.1*1.1*9.8=5.929KN/m 根据上述参数,计算,做弯矩图: 计算弯矩W,做弯矩图: Mmax=1.9014×105Nm 根据弯矩公式: Wx=M/f 将M=1.835×105Nm,f=[f]=143Mpa代入上式中: 抗弯界面系数Wx=1329.65cm3 [40a槽钢截面模量为878.9cm3,则组合梁整体界面模量为: 878.9*2=1757.8cm3>1329.65cm3 因此安全。 3)吊耳验算 吊耳结构如图所示 吊耳拟采材质为Q235B,板厚为20mm,外侧布置补强板20mm,选用孔壁受压强度设计值fcj=175Mpa,孔壁受拉强度设计值ftj=230Mpa,剪应力设计强度τ=95Mpa. (1)根据局部承压应力进行验算: fcj=p/(D1*δ) 式中: 载荷p=26.823t力=2.6823×105N 板厚δ=60mm 将上述数据代入上式: fcj=43.83Mpa<【fcj】=175Mpa。 (2)吊耳剪应力验算: τ=p/(δ×L)=44.705Mpa<【τ】=95Mpa (3)根据孔壁收到的承压力进行验算 σk=σcj×(R2+r2)/(R2-r2) =43.83×(150×150+51×51)/(150×150-51×51) =55.3 因此孔壁承压力满足设计要求。 综上所述,吊耳满足要求。 4)轴验算 轴结构如下图: 轴采用Q235B材料,需用剪切应力为[τ]=95Mpa. 则轴的剪切应力: τ=p/S =51.823t力/(100*100*3.14/4) =66Mpa<[τ]=95Mpa 故安全。 6.6泄水坝段中孔弧形工作门门叶吊装安全验算 弧形门门叶重量为53.4t,拟分配4个吊耳吊装。 吊耳结构如图下图所示 吊耳拟采材质为Q235B,板厚为36mm,选用孔壁受压强度设计值fcj=175Mpa,孔壁受拉强度设计值ftj=230Mpa,剪应力设计强度τ=95Mpa. (1)根据局部承压应力进行验算: fcj=p/(D1*δ) 式中: 载荷p=13.35t力=13.15×105N 板厚δ=30mm 将上述数据代入上式: fcj=73Mpa<【fcj】=175Mpa。 (2)吊耳剪应力验算: τ=p/(δ×L)=72.8Mpa<【τ】=95Mpa (3)根据孔壁收到的承压力进行验算 σk=σcj×(R2+r2)/(R2-r2) =72.8×(90×90+30×30)/(90×90-30×30) =91 因此孔壁承压力满足设计要求。 综上所述,吊耳满足要求。 (4)吊耳板与钢箱梁连接焊缝计算 焊缝你采用双边V型坡口,坡口为双边V型坡口,焊缝强度折减系数为0.7,焊缝设计抗拉强度τ=95Mpa,则焊缝长度: L=p/(30×τ×0.7)=66mm<180mm 因此吊耳与钢箱梁连接焊缝满足强度要求。
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