桁架式龙门吊结构设计与分析

1、桁架式龙门吊结构设计与分析 一、 引言 龙门吊机是桥梁施工中的常用设备， 龙门吊结构除了标准形式外，通常还有用贝雷 片、万能杆件、军用梁及各种型钢组拼而成。龙门吊的结构设计，可以综合反映施工工 艺设计的水平和能力，也是理论应用与实践的具体技术工作。 这里主要介绍 40m40m 跨度桁 架式龙门吊的设计计算及分析。 二、 概述 某项目有预制梁共 192192 片，其中 30m30m 箱梁 8484 片、35m35m 箱梁 9696 片、23.5m23.5m 小箱梁 1212 片; 预制梁场设置 1 1 台净跨 40m40m的 5T5T 小龙门吊，主要负责起吊混凝土、安装模板等。 5T5T 小龙

2、门吊自行加工制作，主桁采用型钢组拼成倒三角形式，主桁上弦杆采用 210210 双拼，腹杆 采用 5#5#角钢连接，局部根据结构受力要求，采用 2 2 根 5#5#角钢加固，下弦兼做电机走行轨 道，采用工 2525 型钢，支腿采用 222222 槽钢连接。桁架加工时，根据钢结构设计规范设 置 12c m12c m 向上的预拱度。 三、 结构设计及分析 5T5T 小龙门吊采用型钢组拼成三角桁架结构，其结构示图如下： 、荷载计算： 1 1、均布荷载 1.1.自重：弦杆：2 210 : 20kg/m 46m 2=184kg 腹杆：/ 5 5： 3.77kg/m 1.2m 47= 212kg 3.77k

3、g 1.75m 46=303kg 2 =606kg 3.77 kg 1.56m 46 = 701kg 走道梁：125: :46m 38.08kg/ 1752 kg G = 4680kg =47kN : 50kN 50KN q 1.08kN/m 46 m 2 2、集中荷载 龙门吊机承受的集中荷载包括天车及卷扬自重和起吊时结构物重量。 天车及卷扬自重为 10KN,10KN,起吊时结构物重量为 50K250K2 故集中荷载 P=50+10=60KNP=50+10=60KN 考虑施工动荷载的影响，取冲击系数 K=1.2K=1.2，进行结构 受力分析。 二、结构模型计算： 1.1.承重横梁计算： 采用韩

4、国有限元程序分析软件 MidasMidas 对桁架进行结构分析，在移动荷载作用下各杆 件受力状况： 下弦I25 :最大弯矩M =58kN m 弦杆 210 210 :最大压力N = 336kN 腹杆 L5L5:最大压力N腹=61kN M 58kN M 58 103 103 3 3 143MPa : 170MPa W 401.4cm 401.4 10 腹杆在受移动荷载作用下，部分斜杆为压杆，部分斜杆为拉杆，斜杆受最大压力: N压=61kN，最大拉力：N拉=61kN对下弦工 2525: N 对上弦210 :二二 336 kN 12.74 2 ;： I = 25.6 2 A 12.74 2 = 1.

5、414 100 1.414 =70 查表：，=0.789 336 kN 0.789 12.74 2cm2 =166MPa 170 MPa 故上弦杆受力符合要求。 72kN 斜杆控制受力为压杆，故采用两根 .50角钢拼成“”截面，加固腹杆受压杆件。 腹杆计算长度=1.75m=1.75m 查表： =0.536 nt N 61I03N 贝V 2 =117MPa ： 170NPa 0.536x2x4.8x10 故斜杆符合要求。 2 2、支腿计算： 支腿受力最大工况为：当卷扬机吊装 5T5T 重物在一支腿处，起重工作时，支腿受力 最大。受力示意图如下： 支腿采用 2 2 22组拼，中间通过缀材连接成桁架

6、形式： 72kN q=1.08kN/M 侧面如下图:i 1.53 3m 40m 3m 72.5KN 145KN 72.5KN 9 f 72.5KN 9 8 N =1.08 46/2 72kN =96.84 考虑 1.5 1.5 的安全系数 Nmax =145kN sin 86 72.7； 9 72 5kN 故支腿受最大轴力： N支二一. 75.9kN sin 72.7 支腿受力图如右 对单侧支腿：受力结构如图所示： 37.95KN 37.95KN 1.6m LJ l i 二 2.21cm I 二 215cm i 215 则 97 杳表可得： =0.604 2.21 N 37.95 kN 37.

7、95kN 2 2- =17.3MPa : 170MPa A 0.604 36.24cm 0.604 36.24 10 mm 符合要求。 3 3、稳定性验算: 龙门吊稳定性验算主要是保证龙门吊工作时在纵向力作用下不致于倾覆。 其主要是在 龙门空载作用下，受风力的倾覆力矩，和龙门空载在轨道上行走时突然刹车产生的惯性 力矩。在最不利的情况下， M M 稳/M/M 倾1.21.2 时，可以保证安全。 1 1)、纵向风力产生的倾覆力矩计算： 取最大风力值 w = 50kg / m2，则横梁受风力 R为 P=50 1.3 46 0.4 =11.96kN 支腿桁架受纵向风力： P P， P2 =50 8.6

8、 (1.6 0.5)/2 0.4 2 = 0.84kN/2 = 0.42kN 则：风力所产生的倾覆力矩 M倾=P (8.6+0.65 ) +P 汇8.6/2 =11.96汉9.25 + 0.42汉4.3 =112kN m 2 2)、惯性力产生的倾覆力矩： 惯性力 P-v /gt ；二为龙门吊机各部分组成重量。 v v 为龙门吊机的行车速度， 取 2 =8m/60s g=9.8m/s t t 为刹车时间，t = 2s 贝y P = 0.0068- a.a.天车及横梁引起的惯性矩： M1 (10 47) 0.0068 (8.6 0.65) = 3.58kN m b.b.支腿桁架引起的惯性力矩: 5.9m 1 G总 M 支二 2 (9 28.45 2) 4.3 0.0068 = 0.3kN m 则惯性力产生的力矩为： M 惯二 M 天：:M 支二 3.88kN m 3 3）、自重引起的稳定力矩： 5.9 M稳二G 自重 2 G自重二G桁架 G天