架桥机计算书

1、 ik 设计规范及参考文献一）重机设计规范（ GB3811-83 ）二）钢结构设计规范（ GBJ17-88 ）三）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： Q2=7.5t （含卷扬机） 吊梁天车横梁重： Q3=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 X1.1=1.42 t/ 节（单边）0 号支腿总重 : Q4=5.6t1 号承重梁总

2、重： Q5=14.6t2 号承重梁总重： Q6=14.6t纵向走行横梁（1号车）：Q7=7.5+7.3=14.8t纵向走行横梁（ 2 号车）： Q8=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：q1=19kg/m 2b. 非工作计算状态风压，设计为 11 级的最大风压 ;q 2=66kg/m 2（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

3、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 见图 1 （单位 m） :图中P1=5.6t （前支柱自重）P2=1.42 X（22+8.5 ） =43.31t（导梁后段自重）P3=1.42 X32=45.44t（导梁前段自重）P4=14.6 t（2#承重横梁自重 ）P5= P6=14.8t（天车、起重小车自重）P7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，P7=习CKnqAi=1.2 X1.39 X66 X(0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5)

4、xi2.9=10053kg=10.05t作用在轨面以上 5.58m 处M 抗=43.31 X15+14.8 X (22+1.5) +14.8 X27.5+14.6X 22=1725.65t. mM 倾=5.6 X32+45.44 X16+10.05 X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

5、桥机自重(不含起重车) ，作用在两支点中心P1=43.31+45.44+7.3 X2+14.6 X2=132.55 tP2 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+ n1 )(1+ n)a其中：叩=0.53n=0.5A=(1+0.53 ) (1+0.5) X62X2.25=320.1525m 2风荷载P2=Ckh 4=1.6 X1.39X19X320.1525=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=2 X1.39 X1.

6、6 X19 X0.8 X0.46 X4=124.4kg=0.1244tP4为架桥机起重小车重量P4=7.5 X2+100 X1.1=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 X1.6 X19 X(3 X2 X2+2 X30)=3042.432kg =3.042 t图2所示A点为倾覆支点，对 A点取矩：M 倾=P2X3.8+P 3X5.179+P 4X1.435+P 5 X8.113=13.53 X3. 8+0.1244 X5.179+125 X1.435+3.042 X8.113=256.11 t mM 抗=P 1 X4.8=132.55 X

7、4.8=636.24 t m架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数n=M 抗/M 倾=636.24/ (256.11 X1.1 ) =2.26 >1.3<可)2.非工作条件下稳定性计算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3。起重小车天车横梁导梁大车横梁图3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X1.1=1.42t/节（单边），荷载（100+7.5 X2） X1

8、.2=138.0t。其余荷载取值见前。纵向走行天车轮距为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=1.825 t.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SAP 93来完成。工况取:（1）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

9、得前悬臂端最大挠 度852.6mm，考虑到桁架空多，加1.1的系数，852.6 X1.仁937.86mm,待架孔 导梁跨中最大挠度71mm，考虑到桁架空多，加1.1的系数，71 X1.仁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'

10、、ABC工况12.34598.730工况267.14540.42923.333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160 X168 X14.5两根工字钢做支撑，截面形式如图 6截面特性如下：查工字钢表有 S=146.45cm 2,l=68512.5cm4A=145.45X2 X100+12 X406 X2=3903 mm

11、2I=68512.5X104 X2+12 X406 X (560+6) 2X2=4.49 -3m4计算图示如下图7(单位m):P1P21图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.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=93.75 X仁93.75t m则翼缘板应力:腹板最大应力:maxQS93.75 (12 406 (5606) 100.004492 14.5 101985t/m219.85MPa 140MPa 局咅E压应力Lz=22 X4+(12+25) X2=162mm换算应力：2. (1)整体稳定性b 0=26

12、8-14.5=253.5mmh/b 0=584/253.5=2.3<6l/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 0 /t=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 10mm 的内加劲肋和厚 16mm 的外加 劲肋，同时，其他位置布置间距为 1m 的，厚 10mm 的内加劲肋。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

13、 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1支柱横梁采用箱形断面，如图 8。设计采用16Mn钢板，顶板和底板厚度 为14mm,腹板厚10mm。计算图示如下图9 :(单位：m )截面特性如下：l=0.380 X0.46 3-(0.3

14、8-2 X0.01) X0.432 3/12=0.000664m 4导梁支点悬出立柱中心位置 0.85 m，贝UM=71.14 X0.85=60.469t m翼缘应力：My 60.469 0.232r-16025t /m 209.56MPa 210MPa 可I 0.000664腹板剪应力：局部压应力lz=(120 X2+10 )X2+2 X14=528mm换算应力:J209.5623 63.582236.7MPa1.1c 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=2OO-1O-1O=18Oh/b o=46O/18O=2.556<6l/b o=116OO

15、/18O=64.44<65故可不必进行整体稳定性验算（见钢结构设计手册P28）。（2 ）局部稳定性计算 翼缘板局部稳定：bO/t=18O/14=12.86< bO/t=33（可）b/t=9O/14=6.43<b/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的内加劲肋 和厚16mm的外加劲肋，同时，其他位置布置间距为 1m的，厚10mm的内 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

16、如下图10 :P1P2L1. 1号车横梁挠度计算:m=1m l=9.6mEl=8.98 X108当 P1=P2=71.93t/=m/l=1/9.6=0.1042fc fdP m2l 忑T (3 2)4271.93 1019.6 (3 2 0.1042)6 8.98 10834.11 10 m当 P1= 93.75t P 2=32.73t 时, 可以把C点的P1分解开，P仁P1 'P2有P1 '=93.75-32.73=61.02t fd=m X 鋅1 X0.001087=1.087 X10-3mfc=1.871+2.401=4.272mm fd=1.87+1.087=2.957

17、mm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=10.656 mm2.957/1=d2/(2.25+.245)d2=7.38 mm故 d=d1+d2=10.656+7.38=18.03mm 2. 0号车横梁挠度计算:m=0.65ml=10.3mEl=1.328 X108fc fdPm2l6EI(3 2 )44.89 104 0.652 10.3 (3 2 0.0631)6 1.328 108当P1 =当 Pi=P2=44.89t /=m/l=0.65/10.3=0.06317.66 10 3m71.14t P 2=18.63t 时, 可以把C点

18、的P1分解开，P仁P1 'P2有P1 '71.14-18.63=52.51fd=m X(B=065 X0.0044=0.00286 m fc=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)d仁 23.19 mm9.279/1=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) X2=60mm八.150型分配梁：(1号车处)截面形式如上图11 :(单位mm )10040

19、0100 丨上nrnnTI016116600截面特性:A=0.6 X0.02 X2+2 X0.36 X0.016=0.03552m 2跨中集中荷载 P=93.75+764/1000=94.514 t最大弯矩：M虫 94-514 1-535.443t m44弯曲应力：My 35.443 10 4 0.271.46 106Pa 71.46MPa 210MPaI9.92 10支点反力：R=94.514/2=47.257 t腹板最大剪应力:QS 47.257 104(0.6 0.02 0.19)nax I9.92 10 4 2 0.01633.94MPa 140MPa633.94 10 pa局部压应力

20、lz=600+2 X20=640mm换算应力:71.46233.94292.53MPa1.1 231MPa九. 0号柱承载力检算立柱采用219mm 无缝钢管，壁厚12mm （内管192mm ,壁厚13mm ）, 一侧立柱由两根组成，中间用60 X5mm钢管作为连接稳（加为以内钢管为准）。图12截面特性：图13按一端固结，一端铰接计算长细比ulry0.7 3.6 一，0.0733L J 3长细比'ul0.7 3.639.71150ry0.06345由长细比,可按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，得应力折减系数分别为=0.9538，=0.94187N2

21、71.14 104应力-95.6MPa 210MPa可A0.9538 0.0156N2 71.14 104应力'-103.047MPa 210MPa可A0.94187 0.01462.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，一端铰接计算长细比0.7 3.6ry0.063539.7 150由长细比，可按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，得应力折减系数分别为=0.9419应力42 71.14 100.9419 0.0073206.93MPa210MPa十.起吊系统检算1.起升系统检算起升卷样机5t, 8轮100t滑车组，

22、24.5mm钢丝绳走16起升荷载Q=57.2t （实际净吊重为40t）滑车组效率：1(1n)0.96(10.96)E0.72n 116(10.96)所需牵引力：57 2P4.965t 5t 可n E 16 0.72选用公称抗拉强度为1700MPa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 0.7折减。安全系数 n=38.11 X6 X0.7/57.2=7.466可2.吊两千斤绳验算选用6 X37丝©36.5mm ,10股公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳，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 0.7折减。安全系数 n

23、=83.9 X10 X0.7/57.2=10.2710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0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TTllO->1|12<1O 匚=li1111L11 .导梁跨中主弦杆截面形式见下图14:(单位：cm )A= (93.2-11.2 ) X8=656cm 2lx=656 X1002=6560000cm 4Iy=656 X502=1640000cm 2Wx=Ix/y=5660000/(100+12.5)=58311.11cmWy=ly/x=1640000/(50+12.5)=26

24、240cm/x=l 0/rx=3200/100=322y=l 0/ry=3200/50=64查表 Q235(b 类构件)得：©x=0.929, 如=0.786竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：Mx=R X16-q X162/2=23.36 X16 X2-1.42 X162/2=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/m 2)W=K 1©K3K4W0=1 X0.4 X1.0 X1.2 X19=9.12kg/m计算原理:Mx,My 绕强轴和弱轴作用的最大弯矩Wx,Wy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

25、稳定系数f允许抗压强度值X10-3=6.0t m横向风力作用在导梁上引起的跨中弯矩，这里近似按简支梁计算导梁跨中风 力弯矩My=2 X9.12 X2.495 X（322/8）乞卫 107.35MPaf 170MPa 20.78626240Mx My 565.76 104xWx yWy 0.929 58311.11当架桥机前行时，B点截面及截面特性同上有：Wx=58311.11cm3Wy=26240cm 30 x=0.929,$ y=0.786竖向最大弯矩 Mx=ql 2/2=1.42 X322/2+32X5.6=906.24 t.m横向最大弯矩（取 7 级风压）My=ql2/2=2X10-3X

26、9.12X2.495X32244Mx My 906.24 1023.30 10178.4MPa1.05 f 178.5MPaxWx yWy 0.929 58311.110.786 26240十二.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，c=215MPa,W=141cm 3）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 3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Mmax=pl/4=1 X31.55332 X0.7/4=5.5216 t m2 .工字钢行走时:

27、M= pl/4=1 X17.988 X0.7/4=3.1479 t m卢3.1479 Xl04/141=223.26Mpa<1.05 o=215 Xl.05=225.75Mpa1米一根工字钢不能少。3 .架梁时由于轮压增加，在架梁时轮下工字钢按0.5米一根放置十三.吊梁天车横梁计算(一)受力计算20mm架桥机天车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为20mm，底板厚度为截面形式如图15。截面特性如下：A=20 X2 X460+16 X(800-40)=30560 mmI=20 X460 X4002 X2=2.944 X 10-3m4P图16计算图示如下图16 :架桥机在架梁全过程中弯矩最大为

28、活载在跨中，应力计算横梁支点弯矩：M=16.25 X2 Xl1.6/4=94.25t m则翼缘板应力：腹板最大应力：局部压应力lz=460+20 X2=500mm换算应力：（二）天车横梁稳定性计算1匚-巴伍亠1 横梁整体稳定性计算见图17(1) .惯性力产生的倾覆力矩P=QV/gt Q为自重， V为行车速度，V=3.0m/ming为重力加速度，取10m/S 2, t为刹车时间,t=2s 小车产生的惯性力矩Qi=10t hi=1.85m10 3 1.85M 惯 1=0.046251 m10 2 60 横梁惯性力矩Q2=6.4th2=1.1m6.4 3 1.1M 惯 2=0.0176t m10 2

29、 60 混凝土梁体产生的惯性力矩Q3=80 X1.1=88th3=3.05m88 3 3.05M 惯 3=0.671t m10 2 60M 惯=M 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/m 2=0.019t/m 2,迎风面积均按实体计算。P 风=ICK nqAi,c=1.6,K=1.39 小车风力产生的力矩P1=1.6 X1.39 X0.019 X2 X2=0.169tM1=0.169 X1.85=0.313 t.m 横梁风力产生的力矩P2=1.6 X1.39 X0.019 X13.1 X0.8=0.443tM 2=

30、0.443 X1.1=0.487 t.m 混凝土纵向风力产生的力矩P3=1.6 X1.39 X0.019 X3.2 X2.5=0.338tM 3=0.338 X3.05=1.0309 t.mM 风= M 1+ M 2+ M 3=1.8309 t.mM 倾= M 风+ M 惯=2.56575 t.m(3) .梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重： W1=10t, 横梁自重： W2=6.4t混凝土自重： W3=80 X1.1=88t抗倾覆力矩为 (d=1.0m, 轮间距为 2.0m )W= W 1+ W 2+W 3/2=10+6.4+88/2=60.4t则 M 稳=60.4 X1.0=60.4 t.m

31、(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 16 由于工字钢两端有连接，计算长细比时按 0.46 米，外加 0.75 的系数以 考虑工字钢两端有连接11.6X0.75/0.46=18.9<20可 1 # ，2#横梁连接处计算1X'.X1. 讨论最大受力当 P1=P2=71.93 t 时 Ma=71.93 T.MQa=O当 P仁93.75 t P2=32.73 t 时有 Rx=100.11 t Ry=26.37 tMa=63.24 T.MQa=93.75-32.73=

32、61.02 t (偏安全)有 Mamax =71.93 T.M 假定 Qamax =93.75-32.73=61.02 t2 构造要求：2 X90.2=180.4<200 mm 可1.5 X90.2=135.3<140 mm 可3 X90.2=270.6<304 mm 可3.销子受弯：(14.5+32+40)X2=173<5X90=450 mm可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求4. MAMAX和Qamax的共同作用计算简图见右(图中销子为© 90mm,中心距为304mm):有 Mamax =71.93 T.M Qamax =61.02 t 贝UT=M ama

33、x /0.304=71.93/0.304=236.61 tQ= q amax /2=61.02/2=30.51 tmm销子的面积 S=0.25 X3.14 X902=6361.7(1) T 的作用下：t=T/S=236.61X104/6361.7=371.93MPa<500MPaQ的作用下：q=Q/S=30.51X104/6361.7=47.96MPA381.10MPa(3)合力的作用<500MPa打 3T J371.932 3 47.9$1.1 550MPa5 连接钢板(1) .从上图中(1)的位置破坏(架'为内侧的钢板):S=200 x(14.5+32 )X2=18600 mm2S'=200 X40 X2=16000 mm2t=T/S=236.61 X104/18600=127.21 Mpa < 210MPat 'T/S=236.61 X104/16000=147.88 Mpa< 210 MPa满足要求。(2) 1-1