桥式起重机设计计算讲义

1、一、通用桥式起重机箱形主梁强度计算(双梁小车型) 1、受力分析作为室内用通用桥式起重机钢结构将承受常规载荷、和三种基本载荷和偶然载荷，因此为载荷组合。其主梁上将作用有、载荷。主梁跨中截面承受弯曲应力最大，为受弯危险截面；主梁跨端承受剪力最大，为剪切危险截面。当主梁为偏轨箱形梁时，主梁跨中截面除了要计算整体垂直及水平弯曲强度计算、局部弯曲强度计算外，还要计算扭转剪切强度，弯曲强度及剪切强度需进行折算。2、主梁断面几何特性计算上下翼缘板不等厚,采用平行轴原理计算组合截面的几何特性。图2-4注：此箱形截面垂直形心轴为y-y形心线，为对称形心线。因上下翼缘板厚不等，应以x x为参考形心线,利用平行轴原

2、理求水平形心线xx位置。 断面形状如图2-4所示,尺寸如图所示的H、B、b、等。 ， () () () ()和() ()3、许用应力为和。载荷组合类别安全系数拉伸、压缩、弯曲许用应力剪切许用应力端面挤压许用应力组合(类载荷)组合(类载荷)组合(类载荷)4、受力简图及为起重小车作用在一根主梁上的两个车轮轮压，由和小车自重分配到各车轮的作用力为轮压。如时，可认为等于和小车自重之和的四分之一。5. 主梁跨中集中载荷(轮压和)产生最大垂直弯矩Mp (N·m) 时简算 (N·m) 时 (N·m) 时，可近似取注：建议当时，采用计算为佳。6. 跨中均布载荷(自重)产生最大垂直

3、弯矩Mq (N·m)7. 主梁跨中垂直最大弯矩垂8. 主梁跨中水平惯性载荷产生弯矩 (N·m)式中： 主梁端截面的端梁截面的起重机大车驱动轮数总轮数9. 主梁跨中截面弯曲强度计算 10. 主梁跨端剪切强度计算跨端最大剪力跨端最大剪应力主梁跨端截面的静面矩（中性轴以上面积对中性轴的静面矩，各面积乘以形心至中性轴距离；）腹板厚（cm）截面的水平惯性矩（）二、通用桥式起重机箱形主梁刚度计算1. 垂直静刚度简算精算为小车轮压至主梁支承处距离，见下图所示。当时注：、不乘以系数。 均布载荷（自重）产生的垂直静刚度不予以计算，因无法检测。2. 水平静刚度参看图2-6。不检测，只作为设计计

4、算用。三、通用桥式起重机箱形主梁稳定性计算整体稳定性一般不作计算，因为是简支梁，不可能发生失稳造成前倾及侧翻，通常情况下只要计算出主梁水平刚度时即可免算。以箱形受弯构件局部稳定性为例，作为简支梁箱形截面主梁，弯曲时只有腹板受压区和受压翼缘板处才有局部失稳的可能。保证不失稳的办法是设置加劲肋。1. 腹板的局部稳定性计算分两种情况处理：一种是正轨(包括半偏轨)箱形梁，局部压应力；另一种是偏轨箱形梁，局部压应力(轮压作用在腹板上)。(1) 横向加劲肋间距a的确定 当时，腹板高，腹板厚，材料屈服极限。时，可不设置加劲肋。时，按结构适当增设加劲肋。 当时，应设置横向加劲肋，此时取。 当时，应设置横向加劲

5、肋。当时：a) 当时，取b) 当时，取c) 当时，取上式中可查下表2-4。表2-401001401802002202401.001.011.021.031.041.051.062602803003203403603801.071.091.101.121.141.161.184004204404604805005201.211.241.271.311.351.401.465405605806006206401.531.611.711.842.012.24表2-4中为腹板及受压翼缘板接触处的弯曲应力如图2-10所示。上式中(最大剪力，对简支梁，为支反力)当时：注：和查表2-5表2-50.05212

6、3620.8040210960.104222920.8541710440.156422190.9042910010.2010720760.954419650.2515219331.004509310.3018918081.104509000.3521917101.204508700.4024816131.304508400.4526715401.404508100.5028914671.504507800.5531013941.604507500.6033113241.704507200.6535212541.804506900.7037111991.904506600.7538711472.

7、00450630上表中局部压应力。轮压翼缘板厚为轨道高度。 当时，此时除应设置横向加劲肋，同时应增设一条纵向加劲肋。当时，当时，当时，时，时，当时，上述当计算出的值大于。或出现负值时取即可。上式中的和如表2-6所示。表2-60.27127001.95695200.37096972.05605110.47066912.25414930.57006852.45294750.66946762.65174570.76856662.85054390.86766543.04944260.96676423.24874141.06586303.44804021.16496183.64713901.264060

8、63.84623781.36305934.04533681.46185804.24443591.56065664.44353501.65965544.64263411.75875424.84173321.85785305.0408323 当时，此时应加横向加劲肋，同时增设二道纵向加劲肋。按部分和时公式计算确定。时应加横向加劲肋和同时增设多道纵向加劲肋，这种情况为高腹板、大起重量、超大跨起重机时才这样处理，详细计算请见起重机设计手册564页相应部分，一般不会出现这种情况。 腹板加劲肋的结构要求和截面设计a) 加劲肋间距的构造要求只有横向加劲肋时，且不大于2m。同时设置横向和纵向加劲肋时，且不大于

9、2m，需要加横向短加劲肋时，和均为，一般情况是加一个横向加劲肋再加一个短横向加劲肋。b) 加劲肋的截面形式横向加劲肋采用钢板，纵向加劲肋采用扁钢，角钢等。c) 加劲肋截面尺寸及惯性矩仅设横向加劲肋时，如图2-13所示。横向加劲肋宽度(工字形主梁)(箱形主梁)横向加劲肋厚度同时设有横向、纵向加劲肋时横向加劲肋除应满足间距要求时，还应满足应具有一定惯性矩。要求横向加劲肋截面对腹板厚中心线的惯性矩。纵向加劲肋惯性矩当时，时，角钢截面积角钢垂直形心线至腹板中心线距离2. 受压翼缘板局部稳定性计算(1)工字梁不加纵向加劲肋(2) 箱形梁不加纵向加劲肋(3) 当和时，应加纵向加劲肋。纵向加劲肋应保证有一定

10、的惯性矩要求。纵向加劲肋惯性矩，为纵向加劲肋面积乘以水平形心线至翼缘板水平中心线距离的平方。纵向加劲肋个数翼缘板总宽横向加劲肋间距翼缘板厚度(4) 纵向加劲肋材料多采用扁钢、角钢和T字钢等。四、通用桥式起重机端梁的设计计算通用桥式起重机端梁都是采用钢板组焊成箱形端梁，并在水平面内及主梁刚性连接。端梁承受有二种主要载荷：一是承受主梁的最大支承压力；二是承受桥架偏斜侧向载荷。，此时为起重小车行至主梁跨端，式中为一根主梁自重，为起重小车自重，为起重量。上述载荷将使端梁产生垂直弯矩和剪力，并认为两主梁的压力相同。小车水平制动载荷和端梁的自重影响很小，可忽略不计，端梁的受力图如图2-16所示。图2-16

11、中为轮距（基距），为两主梁中心距，为车轮中心至主梁中心的距离。端梁计算将按图2-16中的危险截面-,-,-分别计算，-截面为端梁最大弯矩截面，-为支承截面，-为薄弱截面。1. -截面弯曲应力及剪应力：剪力 -截面应力 剪应力一般不大，可忽略不计。2. -截面弯曲应力及剪应力：-截面水平弯矩和垂直弯矩近似为零。-截面仅计算剪应力。 剪力 式中 剪力-截面的静矩-截面的水平惯性矩-截面的腹板厚度-截面的水平弯矩和剪力均不大，可忽略不计算，主要验算连接螺栓的强度，详见起重机设计手册612页（三）接头计算。五、电动单梁起重机主梁强度计算1. 主梁跨中整体强度计算：式中： 葫芦及小车自重，起重量整体弯曲

12、应力，其参数同双梁起重机。2. 工字钢下翼缘局部弯曲应力计算如图2-18中的工字钢下翼缘局部弯曲危险点为1,3和5点中一点。1点对应图2-19中和曲线，3点对应图2-19中的和曲线，5点对应图2-19中的曲线，方向，为方向。 图2-18 图2-19图2-18中，(普形工字钢，特也为普形工字钢)，, , 图2-19中，,查值即得到相应值。1点的局部弯曲应力：式中： 轮压处翼缘平均厚度。y方向局部弯曲应力及整体弯曲应力同向，为x方向局部弯曲应力。3点的局部弯曲应力：5点的局部弯曲应力：3. 工字钢下翼缘合成弯曲应力计算：按第四强度理论公式计算：1点处合成应力3点处合成应力5点处合成应力取中最大值为工字钢下翼缘最大合成应力。4、H钢和