简支吊车梁计算书.docx
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简支吊车梁计算书.docx
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简支吊车梁计算书
简支吊车梁验算计算书
一.设计资料
1基本信息:
验算依据:
钢结构设计规(GB50017-2003)
建筑结构荷载规(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:
吊车梁上有两台完全相同的吊车同时运行
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
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
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
对中级工作制吊车梁按《钢规》要求不进行疲劳验算
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
吊车梁采用等截面梁:
截面端部高度hd=400mm
端部x轴毛截面惯性矩Id=129932.658cm^4
端部x轴毛截面静矩Sd=1987.245cm^3
端部x轴上翼缘静矩Sdu=68.4cm^3
端部x轴下翼缘静矩Sdd=1328.4cm^3
6吊车梁制动结构信息:
吊车梁不采用任何制动结构
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=4mm
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
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0.52最大1.0满足下翼缘受拉强度比0.34最大1.0满足端部腹板剪应力强度比0.31最大1.0满足腹板局部承压强度比0.13最大1.0满足腹板折算应力强度比0.29最大1.0满足整体稳定强度比0.47最大1.0满足竖向挠度计算值(mm)1.58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0.75最大1.0满足区格Ⅰ局稳强度比0.16最大1.0满足区格Ⅱ局稳强度比0.20最大1.0满足区格Ⅲ局稳强度比0.22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)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0.39最大1.0满足平板加劲肋焊缝强度比0.10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)10.4最大215满足上翼柱侧角焊缝应力(MPa)4.57最大160满足上翼柱侧角焊缝焊脚高度(mm)6.00最小4.00满足上翼柱侧角焊缝焊脚高度(mm)6.00最大5.00不满足上翼梁柱连接板正应力(MPa)5.95最大215满足上翼梁柱螺栓承担剪力(kN)2.76最大62.8满足上翼梁柱螺栓轴向边距(mm)40.0最小33.0满足上翼梁柱螺栓轴向边距(mm)40.0最大88.0满足上翼梁柱螺栓垂向边距(mm)40.0最小44.0不满足上翼梁柱螺栓垂向边距(mm)40.0最大88.0满足上翼梁柱螺栓间距(mm)80.0最小66.0满足上翼梁柱螺栓间距(mm)80.0最大90.0满足牛腿最大正应力(Mpa)43.8最大215满足牛腿最大剪应力(Mpa)72.3最大125满足牛腿最大折算应力(Mpa)110最大237满足牛腿翼缘宽厚比7.00最大15.0满足牛腿集中力截面剪应力(Mpa)84.9最大125满足牛腿局部承压应力(Mpa)0最大325满足支座螺栓承担剪力(kN)45.1最大62.8满足支座螺栓轴向边距(mm)40.0最小44.0不满足支座螺栓轴向边距(mm)40.0最大96.0满足支座螺栓垂向边距(mm)50.0最小33.0满足支座螺栓垂向边距(mm)50.0最大96.0满足支座螺栓垫板正应力(MPa)166最大215满足支座螺栓垫板角焊缝应力(MPa)41.3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7.00不满足上翼柱加劲肋板件宽厚比10.0最大14.9满足上翼柱加劲肋板件剪应力(MPa)4.32最大180满足上翼柱加劲肋焊缝剪应力(MPa)3.43最大200满足牛腿处柱加劲肋板件宽厚比10.0最大14.9满足牛腿处柱加劲肋板件剪应力(MPa)129最大180满足牛腿处柱加劲肋焊缝剪应力(MPa)103最大200满足纵向连接螺栓承担剪力(kN)3.45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)-20.0最小33.0不满足纵向连接螺栓竖向边距(mm)-20.0最大88.0满足纵向连接螺栓间距(mm)120最小66.0满足纵向连接螺栓间距(mm)120最大96.0不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)37.6最大125满足车挡截面最大正应力(MPa)120最大215满足车挡截面折算应力(MPa)129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)19.4最大180满足车挡集中力处焊缝剪应力(MPa)14.5最大200满足车挡截面最大拉应力(MPa)129最大215满足车挡截面最大压应力(MPa)-129最小-215满足车挡截面综合应力(MPa)130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×(2×6000-1650)/6000=211kN
端部最大剪力计算值:
Vd=211kN
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=155.4kN
左支座反力:
R=155.4×3413/6000=88.38kN
吊车梁跨中弯矩Mvc计算:
Mvc=1.4×1.03×(88.38×3413-77.7×1650)×10^-3=250kN·m
跨中最大弯矩计算值:
Mvm=250kN·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)×3413/6000×10^-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=155.4kN
左支座反力:
R=155.4×3413/6000=88.38kN
最大弯矩点左侧剪力计算:
Vml=1.4×1.03×(88.38-7.77e+004×1)=15.41kN
最大弯矩点右侧剪力计算:
Vmr=Vml-1.4×1.03×77.7=(-96.64)kN
跨中最大弯矩对应的剪力计算值:
Vm=96.64kN
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=0.12×(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=4.19×3413/6000=2.383kN
吊车梁跨中弯矩Mhc计算:
Mhc=1.4×(2.383×3413-2.095×1650)×10^-3=6.546kN·m
跨中最大水平弯矩计算值:
Mhm=6.546kN·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
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:
吊车梁不采用制动结构
吊车梁无须验算疲劳强度且b0/Tf1=12.08≤13,取γx=1.05
吊车梁无须验算疲劳强度,取γy=1.2
ξ=(Mvm/Wnx/γx+Mhm/Wny/γy)/ft
=(250/3156/1.05+6.546/152/1.2)×10^3/215
=0.5179
2下翼缘受拉强度验算:
ξ=Mvm/Wnx1/fb=250×10^3/3394/215=0.3427
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
=211×1987/(1.299e+005×10/1.2)/125×10^2
=0.3098
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=74kN
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=1.4×1×1.05×74=108.8kN
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=108.8×10^3/10/390=27.89N/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=27.89/215=0.1297
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=27.89N/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
=250/1.226e+005×376.7×10^2
=76.79N/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
=96.64×1378/1.299e+005/10×10^2
=10.25N/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)
=(76.79^2+27.89^2-76.79×27.89+3×10.25^2)^0.5/(1.1×215)
=0.2944
6吊车梁整体稳定性验算
双轴对称截面:
ηb=0
等截面工字形简支梁βb计算:
受压翼缘无支撑长度:
l1=6000mm
受压翼缘宽度:
b1=300mm
受压翼缘厚度:
t1=tf=12mm
ξ=(l1*t1)/(b1*h)=(6000×12)/(300×750)=0.32
跨中无侧向支承,集中荷载作用在上翼缘
ξ<=2.0,βb=0.73+0.18×0.32=0.7876
φb=βb*(4320/λy^2)*(A*h/Wx)*{[1+(λy*t1)^2/(4.4*h)^2]^0.5+ηb}*(235/fy)
=0.7876×(4320/98.13^2)×(1.446e+004×750/3.465e+006)×
{[1+(98.13×12)^2/(4.4×750)^2]^0.5+0}×(235/235)
=1.174
φb>0.6:
φb^'=1.07-0.282/φb=1.07-0.282/1.174=0.8298
取φb=φb^'=0.8298
不须验算疲劳强度,取工字形截面塑性发展系数:
γy=1.2
整体稳定强度比:
ξ=(Mvm/Wx/φb+Mhm/γy/Wy)/f
=(250/3465/0.8298×10^3+6.546/1.2/360.4)×10^3/215
=0.4749
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
δ=Mvk*l^2/(EIx)
=117.4×10^6×6000^2/(2.06e+005×1.299e+005×10^4)
=1.58mm(1/3798)
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=1mm
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)
=(211×1328/1.299e+005)*0.5/1×10^2/(0.9×160)
=0.7491
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Ⅲ控制
区格Ⅲ腹板仅设置横向加劲肋
2吊车梁局稳验算力影响线输出:
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)*(X^2-XL^2)+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Ⅲ局稳验算力计算(参图Ⅲ): 区格Ⅲ左端坐标: XL=2340mm 区格Ⅲ右端坐标: XR=3540mm 吊车一考虑动力系数后最大轮压标准值: P=74×1.05=77.7kN 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 吊车梁区格Ⅲ最大集中力设计值计算: 吊车轮压力仅有P作用于Ⅲ F=1.4×77.7×0.9=97.9kN 吊车梁区格Ⅲ平均剪力设计值计算: Vmean=1.4×1.03×{(-77.7×1890/5880)+ 77.7×(5880-3540)/5880}×10^-3 =8.575kN 吊车梁区格Ⅲ平均弯矩设计值计算: Mmean=1.4×1.03×{ 77.7×1890×(2×5880-2340-3540)/5880×0.5+ 77.7×(5880-3540)×(2340+3540)/5880×0.5}×10^-6 =237kN·m 4吊车梁区格Ⅲ局部稳定验算 吊车梁腹板区格Ⅲ的横向加劲肋间距为: a=1200mm 区格Ⅲ腹板计算高度: h0=H-Tf1-Tf2=726mm 区格Ⅲ截面中和轴高度: CyⅢ=375mm 区格Ⅲ截面对X轴关系矩: IxⅢ=1.299e+005cm 区格Ⅲ腹板计算高度边缘到中和轴距离: hcⅢ=H-Tf1-CyⅢ=363mm 区格Ⅲ腹板计算高度边缘应力计算: σ=Mmean*hc/IxⅢ=237×363/1.299e+005×10^2=68.39N/mm^2 τ=Vmean/h0/Tw=8.575/726/10×10^3=1.181N/mm^2 σc=F/Lz/Tw=97.9/390/10×10^3=25.1N/mm^2 正应力单独作用下的临界应力计算: 腹板区格Ⅲ受压区高度: hc=H-Cy-Tf1=363mm λb=2*hc/Tw/177/Cf=2×363/10/177/1=0.4102 λb≤0.85,取σcr=fw=215N/mm^2 剪应力单独作用下的临界应力计算: a/h0=1.653>1.0,取 λs=h0/Tw/41(5.34+4/(a/h0)^2)^0.5/Cf =726/10/41/(5.34+4/1.653^2))^0.5/1 =0.6788 λs≤0.8,取τcr=fv=125N/mm^2 局部压应力单独作用下的临界应力计算: a/h0=1.653>1.5,取 λc=h0/Tw/28(18.9-5*a/h0)^0.5/Cf =726/10/28/(18.9-5×1.653)^0.5/1 =0.7951 λc≤0.9,取σc,cr=fw=215N/mm^2 区格Ⅲ局部稳定性强度比 ξ=(σ/σcr)^2+(τ/τcr)^2+σc/σc,cr=0.218 九.梁端支座强度验算: 腹板每侧有效宽度: be=15*CF*Tw=150mm 支座加劲肋平面外计算长度: l0=h0=726mm 1梁端平板支座加劲肋验算: 加劲肋材料强度设计值: fr=215N/mm^2 支座加劲肋截面强度设计值: ff=min(fr,fw)=215
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