桥式起重机主梁强度、刚度计算

1、桥式起重机主梁强度、刚度计算桥式起重机箱形主梁强度计算、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Pg、Pq和Ph三种基本载荷和偶然载荷Ps，因此为载荷组合n。其主梁上将作用有Pg、Pq、Ph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与水平弯 曲强度计算、局部弯曲强度计算外，还要计算扭转剪切强度，弯曲强度与剪 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。WxJx / yc 和 Jx

2、/ H yc(cm3)b-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Xx '为参考形心线，利用平行轴原理求水平形心线 XX位置yc。断面形状如图2 4所示，尺寸如图所示的H、hi、h2、B、b、bo等。F1 2F2 F3 F1 Bh1,F2 bh0, F3 Bh2ycFi yF1(HFEj 2F2(-h0 h2) F3.2 2 22F1 2F2 F3(cm )Bh13122F1 y132b(H h1 h2)2F2 y12Bh2312F3 y(cm4)h1B3h2B212123叽 2F2与 2)2 (cm4)2 12Fr (kg/m )载荷组合安全系

3、拉伸、压缩、剪切端面挤压类别数弯曲许用应力许用应力许用应力组合I（I类载荷）ni 1.48'1.48ii 73cd1.5 i组合n（n类载荷）n,1.34"1.3S4cd1.5 ii组合m（皿类载荷）nIII1.16'II 1.16川cd1.5 iii3、4、受力简图许用应力为和。%(cm3)R与P2为起重小车作用在一根主梁上的两个车轮轮压，由Pq和小车自WyPl P2图2-5重分配到各车轮的作用力为轮压。如 Pi P2 P时,可认为P等于Pq和小车自重之和的四分之一。5.主梁跨中集中载荷（轮压Pl和P2）产生最大垂直弯矩M pMp2(Pl P2)S(N -m)P工P

4、2时简算Mp(N-m)PiP2P 时Mp(N -m)Pl工P2时,可近似取注:建议当R工P2时，米用宁计算为佳。6.跨中均布载荷（自重Pg）产生最大垂直弯矩Mq7.Mq2iPg S1 gS8 8(N - m)主梁跨中垂直最大弯矩 M垂M 垂 Mp Mq8 .主梁跨中水平惯性载荷产生弯矩 M水(N - m)M水4 (3 空)24r式中:8c3 l3 Jly2B2 J2yJ1y主梁端截面的J y (cm4)J2y端梁截面的Jy(cm4)C1 oZip贯5pTP -(小车自重Pq)Z1起重机大车驱动轮数Z总轮数lqZ5 Z9.主梁跨中截面弯曲强度计算s1.34M垂 M水r 1 .IIWxW10.主梁

5、跨端剪切强度计算”qI I k,P2 b I7Z跨端最大剪力Qmax跨端最大剪应力So图2-7QmaxP1P2 (1-S)Qmax S02 J1xll主梁跨端截面的静面矩qS2ii73（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；cm3）腹板厚（Cm）J1x截面的水平惯性矩（cm4）二、通用桥式起重机箱形主梁刚度计算1.垂直静刚度f垂简算上(Pi P2)l (0.75S2 '2T垂12EJx1 丄f亠i11i1 !1 r LJi图2-8l为小车轮压至主梁支承处距离，见下图所示。P1P2当Pl P2 P时PI(0-75S2 I2)6EJx注：Pi、P2不乘以系数。测。均布

6、载荷（自重Pg）产生的垂直静刚度不予以计算，因无法检2.水平静刚度f水参看图2-6。48EJy3S)38惯lr(5 绡f水 2br 384EJy r2000f水不检测，只作为设计计算用。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与侧翻，通常情况下只要计算出主梁水平刚度水f水爲时即可免算。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m 0 ；另一种是偏轨箱形梁，局部

7、压应力0 （轮压作用在腹板上0工（1 ）横向加劲肋间距a的确定rL眾J.当h0.80 j235时,h。一一腹板高，h 腹板厚,s材料屈服极限。0时，可不设置加劲肋。0时，按结构适当增设加劲肋。当80235 ho100J235时应设置横向加劲肋，此时取a 2.5h。 sh¥ s当100,1空 空170 I空 时,应设置横向加劲肋。 shm 0时:a)1200 时，取 a 2hob)当 1200%厂1500时，取h5OOh0厂 1000hc)1500时，取a10001。也寸500h上式中 可查下表2-4。表2-42h。100 h01001401 .01. 011 .021.0 31.04

8、1.0 51.0602h0264036 038 01100 h1 . 11.071.0 901.121. 141.1 61. 182h0448 05 005201100 h1.21.21. 271.311 .351 .401.46142uho5 4206401100 h1.531. 711. 842.012.2 4表24中1为腹板与受压翼缘板接触处的弯曲应力如图2-10所示。(T上式中琴（Qmax图 2-10最大剪力，对简支梁Qmax Ra，Ra为支反力）当m 0时:a©ho J 1 K4h注：K3和K4查表2 5表2-5m /1K3K4m /1K3K4< 0. 052123

9、6 20 .804021 0 960.104222920.8 541 710440. 1 56422190.9042 910010 .2 01 0 720760.954 419650.251 5219331 .0045093 10 .3 01 891 8 081.1045 090 00.3 521917101.2 04508 700.4 024816 131 .3045084 00.4526 715 4 01 . 4 045 08 100.5 02891 4671. 504507 800.5531013941.604507 500.6 03 3113241.7045072 00 .6 5352

10、12 5 41.8045 06900.7 03 71119 91.9045066 00.7538 711472. 004 506 30上表中局部压应力。mP轮压翼缘板厚c a 2hya 50mmhy为轨道高度。当17035 h0240$空时，此时除应设置横向加劲肋，同时应增设一条纵向加劲肋。hi1 1(54)h0h2ho hi当hih100 时，a 2.5h2图 2-11当亚厂1200时,a 2h2h12001500时,ah500h2亠 1000h1500 时,a_1000h2 h2厂500h0时,hi1 1（54）h0，上述当计算出的a值大于2h。或出现负值时取a 2h2即可。上式中的心和K

11、2如表2 -6所示。表2-6m/K1K2m/K1K2< 0.27127 001 .95 6952 00.370 96 972. 05 6051 10.470 66912.254149 30.57 0068 52.45294750.669467 62 .651 745 70.76 8 56662.85054 390. 86766543. 049442 60. 96676423. 24874 141.06586 303. 448 040 21.16 496183 .647 13901 .264 06 063 .84 623781.36305934. 04533 681.46185804. 2

12、44 435 91. 560 656 64 .44 353501.65965544. 642634 11. 758 75 424.84173321.85785 305. 04 083 23235 hohs当24032'235时，此时应加横向加劲肋，同时增设二道纵向加劲肋。rnlr图 2-12hi(O.15O.2)hoh2(0.175 0.2)h0a按部分m 0和0时a公式计算确定。叫空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

13、距的构造要求只有横向加劲肋时，a （0.52）ho，且不大于2 m。同时设置横向和纵向加劲肋时，a O.5ho2h2,且不大于2m,需要加横向短加劲肋a1时,a1 0.75h1, h1和h2均为h1 h2 （ 1）h0，一般情况是加一个 54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米用钢板，纵向加劲肋米用扁钢，角钢等。C）加劲肋截面尺寸与惯性矩仅设横向加劲肋时，如图2- 13所示。图 2-13横向加劲肋宽度b 3. 40（工字形主梁）b 1.2( 40)(箱形主梁)30横向加劲肋厚度 B15同时设有横向、纵向加劲肋时横向加劲肋除应满足间距a要求时，还应满足应具有一定惯性矩

14、Izi。要求 Iz1 3h0 h3Izi 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IZ2当 ± 0.85 时,Iz2価020.85 时,Iz2 h。a a 3(2.5 0.45)弋 hho h0IZ2 Fx2F角钢截面积x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Ifir工字梁一一不加纵向加劲肋(1)b 屮(3)当卫15 j235和40輕时，应加纵向加劲肋。纵向加劲肋应保证有一定的惯性矩要求。2a a 3(0.64 0.09) 3Ibi bi1 Z3mIZ3 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。m纵向加劲肋个数

15、 bi 翼缘板总宽a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，并在水平面内与主梁刚性连接。端梁承受有二种主要载荷：一是承受主梁的最大支承压力Vmax；二是承受 桥架偏斜侧向载荷ps。Vmax 1pG推小 PQ)，此时为起重小车行至主梁跨 端，式中Pg为一根主梁自重，Pg小为起重小车自重，Pq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。IIIII III II IIPsJ Vmax

16、J Vmaxi11J1L:六B丁,c十B0Psf图 2-16图2-16中B为轮距（基距），B0为两主梁中心距,C为车轮中心至主梁中 心的距离。端梁计算将按图2 -1 6中的危险截面I - I, n - n,m - m分别计算,I - I截面为端梁最大弯矩截面，n -n为支承截面，m -m为薄弱截面。1. I - I截面弯曲应力与剪应力:M VVmax CMhPs C剪力QvV maxI -I截面应力剪应力一般不大，可忽略不计。2. n n截面弯曲应力与剪应力：n-n截面水平弯矩和垂直弯矩近似为零。nn截面仅计算剪应力。Qv So2Jx式中Qv 剪力Son-n截面的静矩Jxn - n截面的水平惯

17、性矩n - n截面的腹板厚度m - m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。剪力QvVmax五、电动单梁起重机主梁强度计算主梁跨中整体强度计算：GP2PqPqPg 小G式中:Pg小葫芦及小车自重,G起重量MqiqS28M垂M水4WxWy整体弯曲应力，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2-1 9中Ki和K2曲线，3点对应图2-19中的K3和K4曲线,5点对应图2-1 9中的K5曲线,K1和K3为x x方向，K2,K4，K5为y方向

18、。X20/"0.12 - 19图 2-18图 2-1 8 中,e 0.164R图2-19中，丄，查1点的局部弯曲应力：式中:P轮压t0D-|UMg r-JJ,踌-左4亠亠（普形工字钢, , liJ30特也为普形工字钢）,c 4mm,值即得到相应K1 K5值。1x1t0r处翼缘平均厚度。y方向局部弯曲应力与整体弯曲应力同向1y '、2 t2t01x为x方向局部弯曲应力。3点的局部弯曲应力:3xlo3yK4tPPt05点的局部弯曲应力:5yK5?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： J X y x y1点处合成应力2 2J¥ 1x1 yy1x 1 yy3点处合成应力23x3y2y3x 3yy5点处合成应力5y取1, 3和5中最大值为工字钢下翼缘最大合成应力。4、H钢和箱形梁翼缘局部弯曲应力计算图220图221对于图2 20 H型钢,0.5 b s i 对于图2 21 箱形梁，Tbi