140t-40m通用架桥机方案设计书计算书

1、作者:Pan Hon glia ng仅供个人学习JQ140t-40m 型（三角钢结构）通用架桥机设计计算书设计计算过程简要说明：由于架桥机工作状态时，存在两 种危险截面的情况：I种为移跨时存在的危险截面；H种为运 梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行验算 和受力分析。一、主体结构验算参数取值1、三角主梁自重（包括轨道）：t/m （单边主梁）2、平车：t/台3、卷扬机：t/台4、验算载荷（40m梯梁）：140t5、起重安全系数：1.05运行冲击系数：1.15结构倾覆稳定安全系数：1.56、基本假定主梁现场拼装时重心最大偏差：e=0.1m架桥机纵向移动时吊装T梁钢丝绳倾角：B =

2、77; 2 °二、总体布置说明：1、导梁中心距：6.2m2、导梁全长：72m，前支点至中支点的距离为43m ;3、架桥机导梁断面：3.02m x 1.35m，总宽6.9m ;4、吊装系统采用：2台天车（含卷扬机、滑轮组）,2台横梁纵移平车；5、行走系统采用：前部、中部四台平车带动导梁横移。三、结构验算1、施工工况分析：工况一：架桥机完成拼装或一孔 T梁吊装后，前移至前支点 位置时，悬臂最长，处于最不利情况，需验算算主要内容：、抗倾覆稳定性验算；、支撑反力的验算；、桁架内力验算；、悬臂挠度验算；工况二、架桥机吊梁时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容：天车横梁验算；支点反力的验算；桁架

3、内力验算；工况三、架桥机吊边梁就位时的验算前支腿强度及稳定性验算前、中部横梁强度验算2、基本验算2 . 1工况一、架桥机拼装完或吊装完一孔 T梁后，前移至悬臂最大时为最不利状态,验算内容：抗倾覆稳定性的验算；悬臂时刚度的验算支点反力的验算主桁内力的计算2. 2 . 1施工中的荷载情况主桁梁重：qi=11kN/m（两边导梁自重，含钢轨）天车横梁总成（包括天车横梁、横梁支腿、天车、横梁纵移平车等）自重（单套天车横梁总成）P2=12t前部平车总成：Pi =7.5t（含单幅横轨）尾部平车总成：Qi=1.5t（5）尾部连接架:Q2=1t（6）前部连接架：Q3=1t（7）前部临时支撑:Q4=1.5t2.

4、2 . 3施工验算抗倾覆稳定性的验算（见计算模式图）G 配+ +Q1+Q2PPc=11Q3+Q4V VVlimn29m143m由于移跨时架桥机前端悬臂，此时为了生产安全，移跨之前应对架桥机尾部 适当的配重，设计过程中以25t计算：取B点为研究对象,去掉支座A,以支反力Rb代替（由力矩平衡方程）:注:配重天车位于A点横梁之上；悬臂端弯距：M1=1/2 X 11 X 432 + 25 X 支撑端弯距:M 2=1/2 X q1 X 292 + （250+120 X 2+15） X 24.5+ Q 2 X 29=17288kN.m> 1.5满足规范要求.抗倾覆安全系数 K=M2/M仁22188/

5、13394.5=1.53支点反力的计算（采用计算模式图示）当架桥机导梁最前端前部平车总成与盖梁垂直时，悬臂最长,中支点受力最大 这里按连续梁计算各支点反力,具体结果如下：RA=308.75kNRb=250+2 X 120+75+11 X 72+10-308.75=1058.25kN主桁内力验算a、主桁弯距验算中支点处断面所受弯矩最大：三角桁架截面如图所示 其抗弯截面模量w2 X 41,25b +4I a 板 1 +Ia 板 2+(4Ai25b+4 x 25.6 X 1+3 X 7) X( H/2 )2/(H/2 )=99729.8cm其惯性矩 h=W1 X( H/2 ) =13463524.7

6、cm其中 H=2.7m , Ii25b=5280cm 4, Ab =53.541cm萨M1/W 1=134.3Mpa v o=157Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求。P2P2=120kNq1 =11kN/mP1=85kNb、销子抗剪验算销子 1 所受剪力为 Q1=13394.5/4 X 2.7=1240.23KNq=Q1/A=1240.23/nR2=195 Mpa v o=300Mpa，销子材料为 40Cr (淬火)销子 2 所受剪力为 Q2=13394.5/8 X 2.7=620.165KN=Q2/A=620.165/nR2=186.9 Mpa v Q=300Mpa，销子材料为 40C

7、r(淬火)所以满足施工要求。c、桁架各杆件的内力验算：中部支座反力Rb =1090.25KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力 为F,=1058.25/4 X sin77.5 ° X sin73.8 ° =209.72KN ,由于斜腹杆为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力：oj = F1/2 A 12 =102.16Mpa v o=157Mpa ,中部特制双主梁单片桁架其上下弦杆受力为F2= M 1/2H=248.046t,截面为两根125b工字钢加贴S10钢板，其面积A=173.208cm 2(5= F2/2 A=143.2Mpav q=157Mpa，满足

8、施工要求。(4)悬臂挠度验算：悬臂端在架桥机前移最大时挠度最大，挠度等于弹性及非弹性挠度之和。a:弹性挠度计算fmax=f1+f2 f1=-P 丄3/(3EI 1)=-75kN X 433m3/(3EI 1);f2=-q 1l4/(8EI 1)=-11KN/m X 434m4/8EI 1得 fmax=-75kN X433m3/(3EI 1) - 11kN/m X 434m4/8EI 1=-75kN X 433m3/(3 X 206 X 109N/m 2 X 13463524.7m4X 10-8)-11KN/m X 434m4/(8 X 206 X 109N/m 2 X 13463524.7m4

9、 X 10-8)=-0.241mb :非弹性挠度计算销子与销孔理论间隙为0.5mm，考虑到材料使用时间较长，以及桁架的变 形，实际取1mm来计算非弹性挠度。F 非=0.1N（N+1）=2cm（N=4）即悬臂挠度：f=f非+f弹=24.1+2=26.1cm悬臂端翘起高度取0.35米为一合理值，能够满足架桥机的前移就位。2 . 2工况二架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，验算内容：天车横梁受力验算支点反力验算主桁内力验算2. 2 . 1施工中的荷载情况主桁梁重：q!=11kN/m （三角桁架、钢轨）天车横梁总成（包括天车横梁、横梁支腿、天车、横梁纵移平车等）自 重（单套天车横梁总成）

10、P2=12t（其中天车总成Pa=5t ）T梁重：P4=140t2. 2 . 2施工中荷载组合分析此工况中风荷载对结构本身作用不大，所以这里不考虑风荷载的影响。2. 2 . 3施工验算天车横梁受力验算（见计算模式图）当荷载作用于横梁跨中时，弯矩最大;荷载 p=P4/4+P 3/2=140/4+5/2=37.5t横梁及轨道自重q=0.24t/m ，贝UM 横梁=PX 1.35 + q X 62/8=51.7t m横梁由箱型梁焊接而成，其组合截面抗弯模量W=(0.38 X 0.5 3-0.36 X 0.468 3)/6 X 0.5=3.533 X 10-3m3，则横梁截面应力3=51.7/3.533

11、=146.3Mpa 157 Mpa故，横梁满足施工要求。支点反力的计算当架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，中支点受力最大，由于此时支座A,B前端又多了一个支座C,变成了一次静不定结构,如果米用力72mRiL1 =24.5m-L2=43ma1=7.5rMHin P=77tfARa/17m B R 学平衡无法求解，因此用变形叠加求解CRa=1/L 1PL12-(PL13+PL23)/8(L ,+L2)Rb=(PL!+PL2)-(Ra+Rc)Rc=1/L 2P1L22/2-PL 13+PL23/8(L 1+L2)求得：RB=152.1t ，Rc=34.3t，Ra=46&其最大

12、弯矩 Mmax=q1L13+q1L23/8(L 1+L2)+Pa/L 1 ( Lj-a/ ) + Pa2/L 2(L22-a 22) /2 (L1+L2) =960t mo=Mmax/W i=96.26Mpa v o=140Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求d、销子抗剪验算销子1所受剪力为Q仁9600/4 X 2.7=888.89KNoi=Q1/A=888.89/nR2=139.7 Mpa v q|=300Mpa，销子材料为 40Cr （淬火）销子 2 所受剪力为 Q2=9600/8 X 2.7=444.44KN（?=Q2/A=444.44/nR2=134Mpa v o=300Mpa，销子

13、材料为 40Cr （淬火）所以满足施工要求。e、桁架各杆件的内力验算：中部支座反力Rb =1521KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为F1=1521/4 X sin77.5 ° X sin73.8 ° =405.6KN ,由于斜腹杆为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力：o = F1/2 A 12 =127Mpa v o=157Mpa中部特制单片桁架其上下弦杆受力为 F2= M 1/2H=1777.78t,截面为两根125b工字钢加贴S10钢板，其面积A=173.208cm 2c§= F2/2 A=102.64Mpav o=157Mpa，满足施工

14、要求。工况三：架桥机吊边梁就位时的验算，此时 A支点零空，验算内容：前支腿强度及 稳定性验算，前、中部横梁强度验算，当前天车主梁至前部平车总成1.5m 处时，前部横梁、支腿受力为最大。求支反力Rc： 取支座B点为研究对象，由力矩平衡：RC X 43+ Q 1X 24.5+ q X 29 2/2=P X 41.5+ P X 3.5+ q X 432/2求得 Rc=85.46t , RB=149.24tC38mr429m<43ma、桁架各杆件的内力验算:中部支座反力Rb =1492.4KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力F1=1492.4/4 X sin77.5 ° X s

15、in73.8 ° =398KN ,由于斜腹杆为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力：5 = F 1/2 A 12 =124.67Mpa v o=157Mpa ,由于此时最大弯矩比前两种工况小的多，所以无须验算其上下弦杆的拉压应力b、前支腿受压稳定性及前、中部横梁强度验算架设边梁就位时，天车横移至单边如下图所示：P=45tq=0.24t/m11.8m<F1rFwkRp3.3m2D Rd6.2m8mRd X 5.4=0.24 X 5.9 2/2+ 35 X 4.2-0.24 X 0.5 2/2求得 Rd =28t , RF=8.5t加上横梁立柱和纵移平车的重量得Rdi =5

16、8t , RFi=19t中部横梁强度验算：如图所示（中部横梁重量可忽略不计）6.2m*R7P6+ P7= Rb，P6- P7= Rdi- Rfi，求得：P6= 94.12t，P?= 55.12t 所以中部横梁悬臂弯矩为 M6= P6 X L=94.12 X 0.9=847.08KN.m 中部横梁的抗弯截面模量为：W6= （BH3-bh 3） /6H=8.462 X 10-3m3其中 B=650mm , H=600mm , b=626mm , h=560mm ;萨M 6/W 6=100.1Mpa v q=157Mpa，所以中部横梁满足设计要求前部横梁强度验算：如图所示（前部支腿重量可忽略不计）R

17、d1 6.2mR F1R84.4mP8+ P9= Rc , P8- P9= Rd1- Rf1，求得：P8= 62.23t , Pg= 23.23t（前部横梁重量可忽略不计）所以前部横梁悬臂弯矩为 M8= P8 X L=62.23 X 前部横梁的抗弯截面模量为:W8= (BH3-bh3) /6H=5.41 X 10-3m3其中 B=550mm , H=550mm , b=530mm , h=518mm ;萨M 8/W 8=103.52Mpa v o=157Mpa，所以前部横梁满足设计要求前支腿强度及稳定性验算：单根前支腿截面积A=111.1cm 2,则正应力：S= Ps/A=62.23 X 10

18、4/111.1 X 10-4=56 Mpa q|=157Mpa以上是按截面受正应力强度条件来验算，下面按压杆受压稳定条件来验算截面惯性矩l=27136.82cm4,支腿高度L=2米，按两边铰支考虑i= (I/A ) -1/2 = (27136.82/111.1) -1/2 =15.63cmQ200 X 1/15.63=12.8，查稳定系数© =0.981 ,P 外界=加 6A=0.981 X 157 X 106 X 111.1 X 10-4=171.1t62.23t，所以前支腿能满足施工要求版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This

19、article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律 的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以外，将本 文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面 许可，并支付报酬。Users may use the contents or services of this articlefor pers onal study, research or appreciati on, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisi ons of copyright law and other releva nt laws, and shall