m架桥机验算计算方案

1、设计规范及参考文献重机设计规范（GB3811-83钢结构设计规范（GBJ17-88）公路桥涵施工规范（041-89）（四）公路桥涵设计规范（JTJ021-89）（五）石家庄铁道学院GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书（六）梁体按30米箱梁100吨计。.架桥机设计荷载（一）.垂直荷载梁重:Qi=100t天车重：Q=7.5t （含卷扬机）吊梁天车横梁重：Q=7.3t（含纵向走行）主梁、桁架及桥面系均部荷载：q=1.29t/节（单边）1.29 X 1.1=1.42t/ 节（单边）0号支腿总重：Q4=5.6t1号承重梁总重：Q=14.6t2号承重梁总重：Q=14.6t纵向走行横梁（1号车）：Q

2、=7.5+7.3=14.8t纵向走行横梁（2号车）：Q=7.5+7.3=14.8t梁增重系数取：1.1活载冲击系数取：1.2不均匀系数取：1.1（二）.水平荷载1.风荷载a.设计取工作状态最大风力，风压为 7级风的最大风压:2q1=19kg/mb.非工作计算状态风压，设计为11级的最大风压;2q2=66kg/m （以上数据参照石家庄铁道学院GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书）2.运行惯性力：=1.1三. 架桥机倾覆稳定性计算一）架桥机纵向稳定性计算架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段，该工况下架桥机的支柱已经翻起， 1 号天车及 2号天车退至架桥机尾部作为配重，计算简图

3、见图 1（单位 m）:图中P1=5.6t （前支柱自重）R=1.42 X( 22+8.5) =43.31t (导梁后段自重)R=1.42 X 32=45.44t (导梁前段自重)P4=14.6t（2# 承重横梁自重 ）P5=P6=14.8t （天车、起重小车自重）R为风荷载，按11级风的最大风压下的横向风荷载，所有迎风面均按实体计算,F7=2 CKnqAi=1.2X 1.39X66X(0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5)X12.9=10053kg=10.05t作用在轨面以上5.58m处M抗=43.31 X 15+14.8 X( 22+1.5) +14.8

4、X 27.5+14.6 X 22=1725.65t.mMb=5.6 X 32+45.44 X 16+10.05 X 5.58=962.319t.m架桥机纵向抗倾覆安全系数n=M抗/M 倾=1725.65/（962.319 X 1.1）=1.63>1.3< 可）（二） 架桥机横向倾覆稳定性计算1. 正常工作状态下稳定性计算架桥机横向倾覆稳定性最不利情况发生在架边梁就位时，最不利位置在 1 号天车位置，检算时可偏于安全的将整个架桥机荷载全部简化到该处，计算简图如图P1为架桥机自重（不含起重车），作用在两支点中心F1=43.31+45.44+7.3 X2+14.6X 2=132.55tP

5、2为导梁承受的风荷载，作用点在支点以上3.8m处，导梁迎风面积按实体面积计，导梁形状系数取 1.6。A=(1 + n 1)(1+ n 2) A其中：n 1=0.53 n 2=0.52A=(1+0.53)(1+0.5)X62X2.25=320.1525m2风荷载R=Ckh£ A=1.6X1.39X19X320.1525=13528kg=13.53tP3为天车导梁承受的风荷载，作用点在支点以上5.179m处，迎风面积按实体计算，导梁形状系数取 1.6。P3=2X 1.39 X 1.6 X 19X 0.8 X 0.46 X 4=124.4kg=0.1244tP4为架桥机起重小车重量P4=7

6、.5 X 2+100X 1.1=125tP5为架桥机起重小车及梁体所受的风荷载，作用在支点以上8.113m处,P5=1.39 X 1.6 X 19X（ 3X 2X 2+2X 30） =3042.432kg=3.042t图2所示A点为倾覆支点，对A点取矩:M倾=RX 3.8+P3 X 5.179+P4X 1.435+P5X 8.113=13.53 X 3.8+0.1244 X 5.179+125 X 1.435+3.042 X 8.113=256.11t - mM抗=RX 4.8=132.55 X 4.8=636.24t - m架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数n=M抗/M 倾=636.24/ （

7、256.11 X 1.1 ） =2.26>1.3< 可）天车横梁3。2. 非工作条件下稳定性计算JI 111II II.1起重小车4导梁大车横梁图3架桥机悬臂前行时自重荷载全部由车体承担，在横向风荷载作用下，其稳定性见图与图2相比，架桥机在提的梁为倾覆作用时，架桥机有N=2.26的横向抗倾系数，而图3中已经没有提梁，故此不用计算而得出结论它的抗倾系数满足要求。结论：架桥机稳定性符合规范要求四. 结构分析（一） 荷载取值: 桁架及桥面系均部荷载 1.29t/节X 1.1=1.42t/节（单边），荷载（100+7.5 X 2）X 1.2=138.0t。其余荷载取值见前。纵向走行天车轮距

8、为2m,当天车居于天车横梁跨中时，单片空载轮压集中力为（7.5+7.3 ）/4=3.7t ，负荷轮压集中力为（7.3+138 ） /4=36.325t，架边梁时轮压集中力为（重边）:7.3/4+138/2=70.825t，（轻边）7.3/4=1.825t.吊梁小车轮压集中力 138/4=34.5t （轮距 1.6m）。（二）分析计算根据以上荷载值，按桁架进行分析，计算过程由有限元分析程序SAP93来完成。工况取：架桥机前移，（2）1号天车提梁，（3）2号天车提梁，（4）1号天车至跨中、（5）中梁就位，（6）边梁就 位6种工况进行计算，计算得前悬臂端最大挠度852.6mm考虑到桁架空多，加1.1

9、的系数，852.6X 1.1=937.86mm待架孔导梁跨中最大挠度 71mm考虑到桁架空多，力卩1.1的系数，71 X 1.1=78mm天车横梁跨中最大挠度？28mm导梁结构图见图4各杆件在工况1，5，6的杆件内力见附加图 各工况的轴重见图5杆件最大内力汇总表名称计算最大内力（T）允许内力（T）备注上弦杆+232.79272工况1B附近下弦杆-228.02266工况1B附近立杆-90.408119.0工况6C附近斜杆-57.673.6工况6C附近注：受拉为+，受压为-6种工况各支点最大反力（单边）如下：（单位：吨）支点工况ABC工况12.34598.730工况267.14540.42923.

10、333工况369.1474.9523.14工况445.45777.57140.502工况526.3976.8960.245工况6重边25.86111.38395.29轻边26.9342.39825.406五. 架桥机1号、2号车横梁检算架桥机1号、2号车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为12mm底板厚度为12mm用160X168 X 14.5两根工字钢做支撑，截面形式如图 6。图6截面特性如下：查工字钢表有 S=146.45cm,l=68512.5cm4A=145.45X 2X 100+12X 406X 2=3903mmI=68512.5 X 104X 2+12X 406X (560+6) 2

11、X 2=4.49-击计算图示如下图7(单位m):架桥机在吊边梁对位时由导梁传到横梁的最大压力为93.75t.P1P2图1.应力计算两导梁中心距L=9.6m悬臂长度L=1m最大集中荷载P=93.75t 横梁支点弯矩：M=93.75X 1=93.75t - m 则翼缘板应力：腹板最大应力:max QS 93.75(12 406(560 6)3 10 9 1985t/m2 19.85MPa 140MPa 局部压应力 I0.00449 2 14.5 10Lz=22X 4+(12+25) X 2=162mm换算应力：2. (1)整体稳定性bo=268-14.5=253.5mmh/bo=584/253.5

12、=2.3v6l/b 0=11600/253.5=45.76 65故不必计算其整体稳定性(见钢结构设计手册P28)。(2)局部稳定性计算翼缘板局部稳定b0/t=253.5/12=21.125<b 航=33< 可b/t=76.75/12=6.4<b/t=12.4可腹板局部稳定：不需设加劲板。为安全起见，在直接受力处加了厚10mmi勺内加劲肋和厚16mm勺外加劲肋，同时，其他位 置布置间距为1m的，厚10mm勺内加劲肋。由于焊缝按一级焊缝质量验收，其强度与钢板相同，故在此不检算而其强度认为其强度足 够。经计算联结处强度满足要求。六. 架桥机0号立柱横梁计算1.设计说明和基本依据架桥

13、机前支柱由支柱横梁和立柱组成，立柱共计4根，在工作状态下，仅考虑外侧2根立柱承受竖向荷载，内侧2根只起横向稳定作用。前支腿最大荷载发生在架桥机吊梁就位时，端构架竖杆内力为36.8t (由电算分析)，此时由导梁传向横梁的荷载为P=71.14t.2.立柱横梁承载力检算（1）应力检算支柱横梁采用箱形断面，如图&设计采用16Mn钢板，顶板和底板厚度为14mm腹板厚10mm匸P2计算图示如下图9:（单位：m） 截面特性如下：O.BbT 7 4 -JI,USrr图 9P1匸0.380 X 0.463-(0.38-2 X0.01) X 0.4323/12=0.000664m 4导梁支点悬出立柱中心位

14、置0.85m,则M=71.14X 0.85=60.469t - m翼缘应力：60.469 0.2316025t/m2209.56MPa 210MPa可I 0.000664腹板剪应力： 局部压应力l z=(120 X 2+10) X 2+2X 14=528mm换算应力:7 2 3 2 J209.562 3 63.582 236.7MPa 1.1 230MPa可焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算。3. (1)整体稳定性bo=200-10-10=180h/b 0=460/180=2.556<6l/b 0=11600/180=64.44<65故可不必进行整体稳定性验算（见钢结构设计手册P

15、28）。（2）局部稳定性计算翼缘板局部稳定：b0/t=18O/14=12.86<b 航=33（可）b/t=90/14=6.43vb/t=12.4（ 可）腹板局部稳定故不需设加劲板，为安全起见，在直接受力处加了厚10mm勺内加劲肋和厚16mm勺外加劲 肋，同时，其他位置布置间距为1m的，厚10mm勺内加劲肋。由于焊缝按一级焊缝质量验收，其强度与钢板相同，故在此不检算而其强度认为其强度足 够。经计算联结处强度满足要求。七 .1号车横梁及0号柱横梁挠度计算由于横梁刚性较大，可不计自重产生的挠度计算图示如下图10:P1P21.1号车横梁挠度计算：m=1ml=9.6mEI=8.98X 108当 P

16、1=R=71.93t入=m/l=1/9.6=0.1042Pm2lfc fd疑(3 2 )九93 I。4 12 9.6(38 2 O.1042) 4.11 10 3m6 8.98 10P仁Pf +P2有P1=93.75tP2=32.73t 时， 可以把C点的P1分解开，P1' =93.75-32.73=61.02t fd=mX0 B=1 X 0.001087=1.087 X 10-3m fc=1.871+2.401=4.272mm fd=1.87+1.087=2.957mm有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下4.271/1=d1/(2.25+.245)d1=10.656mm 2.

17、957/1=d2/(2.25+.245)d2=7.38mm 故 d=d1+d2=10.656+7.38=18.03mm2.0号车横梁挠度计算： m=0.65ml=10.3mEI=1.328X 108当 P1=R=44.89t入=m/l=0.65/10.3=0.06312Pm I44.89 104 0.652 10.3 (3 2 0.0631)6 1.328 108fc fd -ET (3 2 )6 1.328 108当 P1=71.14tP2=18.63t 时,7.66 10 3m可以把C点的P1分解开，P仁P1 +P2有P1' =71.14-18.63=52.51tfd=nX0 b=

18、065X 0.0044=0.00286mfc=3.181+6.098=9.279mmfd=3.181+2.86=6.041mm有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下6.041/1=d1/(2.25+.245)d1=23.19mm9.279/1=d2/(2.25+.245)d2=35.62mm故 d=d1+d2=58.81mm综上计算，天车咬合总间距为 58.81mm,(100-70) X 2=60mn可八.150型分配梁：(1号车处)截面形式如上图11:(单位mm0工0工截面特性：A=0.6X 0.02 X 2+2X 0.36 X 0.016=0.03552m2 跨中集中荷载 P=93.

19、75+764/1000=94.514tpl 94.514 1.5,最大弯矩:M 匕35.443t m44支点反力:R=94.514/2=47.257t弯曲应力:MyI35 4431040 2门35.443 lu 4 0.2 71.46 106 Pa 71.46MPa 210MPa9.92 10 4腹板最大剪应力:QS 47.257max4I9.92 102 0.01633.94MPa 140MPa104 (0.6 0.02 0.19)“633.94 10 pa局部压应力I z=600+2X 20=640mm换算应力：V 2 3 2 V71.462 33.94292.53MPa 1.1 231M

20、Pa 可九.0占柱承载力检算立柱采用219mn无缝钢管，壁厚12mm（内管192mm壁厚13mm, 侧立柱由两根组成，中间为以内钢管长细比ulry34.40.0733150长细比'ul150ry由长细比， 系数分别为可按a类构件查表3.4-5=0.9538，=0.94187（钢结构设计手册594页），取安全系数n=2.得应力折减应力2 71.14 1040.9538 0.015695.6 MPa 210M Pa可42 71.14 100.941870.0146103.047MPa 210MPa可2.只考虑外侧单根受力，内侧一根作为一种约束，则应力：（图见13）按一端固结，一端铰接计算r

21、y0.7 3.639.7 1500.0635由长细比，可按 系数分别为a类构件查表3.4-5 （钢结构设计手册594页），取安全系数n=2, =0.9419得应力折减应力42 71 14 1042 八.'4 10206.93MPa 210MPa 可0.9419 0.0073十起吊系统检算1.起升系统检算起升卷样机5t, 8轮loot滑车组，24.5mm钢丝绳走16。 起升荷载Q=57.2t （实际净吊重为40t）,用60X 5mn钢管作为连接。1. 若按两根钢管同受力，其截面形式如右图12所示，其失稳方向为绕y轴失稳（加'为准）。1111 ,1L1图12截面特性：图13按一端固

22、结，一端铰接计算1滑车组效率：E(1n)10.96 (1 0.9616) 0 7216 (1 0.96)所需牵引力：P57.216 0.724.965t 5t可选用公称抗拉强度为17OOMPa的钢丝绳，查表得其破段拉应力为 38.1t，考虑钢丝间受力不均和内 力的存在，按O.7折减。安全系数 n=38.11 X 6X O.7/57.2=7.46 6可2. 吊两千斤绳验算选用6X 37丝© 36.5mm,1O股公称抗拉强度为17OOMP勺钢丝绳，查表得其破段拉应力为 83.9t , 考虑钢丝间受力不均和内力的存在，按O.7折减。安全系数 n=83.9 X 1OX O.7/57.2=1O

23、.271O可十一 .架桥机导梁整体稳定性计算导梁的整体稳定性计算可近似为一实体钢梁。导梁在O号支柱、1号腿2号腿处有横向支撑或横向联结，故不必在此处检算导梁纵体稳定1. 导梁跨中主弦杆截面形式见下图14:（单位：cm）TTIPTTICD'1I1111；门1XA= (93.2-11.2 )X8=656cmIx=656 X 1002=6560000crnIy=656 X 502=1640000cmWx=Ix/y=5660000/(100+12.5)=58311.11cm 33Wy=ly/x=1640000/(50+12.5)=26240cm入 x=l 0/rx=32OO/1OO=32入 y

24、=l o/ry=32OO/5O=64查表 Q235（b类构件）得：© x=O.929, © y=O.786竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：Mx=R< 16-q X 162/2=23.36 X 16X 2-1.42 X 162/2=565.76t - m横向风力产生在导梁跨中最大弯矩：按 7级风压检算（W=19kg/m2）W=KK2K3KW=1X 0.4 X 1.0 X 1.2 X 19=9.12kg/m计算原理：Mx,M绕强轴和弱轴作用的最大弯矩.Wx,W按受压边缘确定的强轴和弱轴的抵抗矩巾一一绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数f允许抗压强度值横向风力作用在导梁上引起的跨中

25、弯矩，这里近似按简支梁计算导梁跨中风力弯矩My=2X 9.12 X 2.495 X (3278) X 10-3=6.0t - m6 104 、 107.35MPa f170MPa 2.当架桥机前 0.786 26240565.76 104MxMyxWxyWy 0.929 58311.11行时，B点截面及截面特性同上有：Wx=58311.11crTWy=26240cr4 x=0.929,（I）y=0.786竖向最大弯矩 Mx=ql72=1.42 X 3272+32 X 5.6=906.24t.m横向最大弯矩（取 7 级风压）My=ql2/2=2 X 10-3 X 9.12 X 2.495 X 3

26、22/2=23.30t.mMx My xWx yWy906.24 1040.929 58311.1123 3010407E0 178.4MPa “5178.5MPa 十二.导梁天车走道梁计算考虑导梁上弦杆杰间不能承受轮压集中荷载，故钢枕( 16b工字钢,(T =215MPa,W=141cm 间距取1.0m,均置于节点上，钢轨采用P50,允许弯应力C =400MPa,W=287.2cm钢轨受弯按按简支 梁计算，最大轮压为 P=31.55332t，行走轮压17.988t1.钢轨MnaFp1/4=1 X 31.55332 X 0.7/4=5.5216t- m(T =5.522 X 104/287.2

27、=192.26MPa< c =400 满足规范要求。2工字钢行走时：M=pl/4=1 X 17.988 X 0.7/4=3.1479t- mT =3.1479 X 104/141=223.26Mpa<1.05 t =215 X 1.05=225.75Mpa 可1米一根工字钢不能少。3.架梁时由于轮压增加， 十三.吊梁天车横梁计算(一)受力计算 架桥机天车横梁设计采用 截面特性如下：在架梁时轮下工字钢按0.5米一根放置16Mn钢，顶板厚度为20mm底板厚度为20mn截面形式如图15。pA=20X 2X 460+16X (800-40)=30560mmI=20 X460X4002X 2

28、=2.944X 10-3m计算图示如下图16:图16架桥机在架梁全过程中弯矩最大为活载在跨中， 应力计算横梁支点弯矩：M=16.25X2X 11.6/4=94.25t- m则翼缘板应力：腹板最大应力:局部压应力l z=460+20X 2=500mm换算应力：17(二).天车横梁稳定性计算1. 横梁整体稳定性计算见图2'JCC图17(1) .惯性力产生的倾覆力矩P=QV/gtQ为自重，V为行车速度，V=3.0m/min g为重力加速度，取10m/S2,t为刹车时间，t=2s小车产生的惯性力矩Q=10th1=1.85m10 3 1.85M惯 1= 0.04625t m10 2 60横梁惯性

29、力矩Q=6.4th 2=1.1mM惯2=_3 1.10.0176t m10 2 60混凝土梁体产生的惯性力矩Q=80X 1.1=88th 3=3.05m“88 3 3.05M惯3= 0.671t m10 2 60M 惯=皿惯 1+M 惯 2+M 惯 3=0.73485t?m(2) .风力产生的倾覆力矩按7级风力计算，q=19kg/m2=0.019t/m 2,迎风面积均按实体计算。P 风=2 CKnqAi,c=1.6,K=1.39 小车风力产生的力矩P1=1.6 X 1.39 X 0.019 X 2X 2=0.169tM=0.169 X 1.85=0.313t.m横梁风力产生的力矩P2=1.6

30、X 1.39 X 0.019 X 13.1 X 0.8=0.443tIM=0.443 X 1.1=0.487t.m混凝土纵向风力产生的力矩P3=1.6 X 1.39 X 0.019 X 3.2 X 2.5=0.338tM3=0.338 X 3.05=1.0309t.mM 风=M+M+M=1.8309t.mM倾=皿风+M惯=2.56575t.m(3) .梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重：V10t,横梁自重：VW=6.4t混凝土自重：W=80X 1.1=88t抗倾覆力矩为(d=1.0m,轮间距为2.0m)W=WW+W2=10+6.4+88/2=60.4t贝U M稳=60.4 X 1.0=60.4t

31、.m(4) .抗倾覆安全系数n=M稳/M 倾=60.4/2.56575=23.541.3可因此，横梁整体满足稳定性要求。2 .横梁单个稳定性计算见图15和160.46米，外加0.75的系数以由于工字钢两端有连接，计算长细比时按考虑工字钢两端有连接11.6 X 0.75/0.46=18.9<20 可一. 1#，2#横梁连接处计算1.讨论最大受力P1P2当 P仁P2=71.93t 时 M=71.93T.MQ=0当 P 1=93.75tP2=32.73t 时有 RX=100.11tRY=26.37tM=63.24T.MQ=93.75-32.73=61.02t (偏安全)有 MAma=71.93

32、T.M 假定 QMA=93.75-32.73=61.02t2. 构造要求：2X 90.2=180.4v200mm可1.5 X 90.2=135.3<140mm可3 X 90.2=270.6<304mm可3. 销子受弯：(14.5+32+40) X 2=173<5X 90=450mm可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求。4. Mma和QmaX的共同作用计算简图见右(图中销子为© 90mm中心距为304mm：有 MMA=71.93T.MQMA=61.02t 贝UT=MAMA/0.304=71.93/0.304=236.61tQ=QMA/2=61.02/2=30.51tt

33、=T/S=236.61 X 104/6361.7=371.93MPa销子的面积 S=0.25X 3.14 X 902=6361.7mrn(1) T的作用下：<500MPaq=Q/S=30.51 X 1O4/6361.7=47.96MPA(2) Q的作用下：<500MPa(3)合力的作用Jo2 T2 J37I.932 3 47.962 381.10M Pa1.1 55CM Pa5.连接钢板(1).从上图中(1)的位置破坏(架为内侧的钢板):S=200X( 14.5+32) X 2=18600mm2S' =200X 40X 2=16000mmt=T/S=236.61 X 1O7186OO=127.21M pav210 MPa t' =T/S=236.61 X 1O4/16