30m架桥机验算计算书.doc
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一．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。
二.架桥机设计荷载
（一）.垂直荷载
梁重:
Q1=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）
1.29×1.1=1.42t/节（单边）
0号支腿总重:
Q4=5.6t
1号承重梁总重：
Q5=14.6t
2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/m2
b.非工作计算状态风压，设计为11级的最大风压;
q2=66kg/m2
（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：
Ф=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，计算简图见图1（单位m）:
图中
P1=5.6t（前支柱自重）
P2=1.42×（22+8.5）=43.31t（导梁后段自重）
P3=1.42×32=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）
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=ΣCKnqAi
=1.2×1.39×66×（0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5）
×12.9=10053kg=10.05t
作用在轨面以上5.58m处
M抗=43.31×15+14.8×（22+1.5）+14.8×27.5+14.6×22=1725.65t.m
M倾=5.6×32+45.44×16+10.05×5.58=962.319t.m
架桥机纵向抗倾覆安全系数
n=M抗/M倾=1725.65/（962.319×1.1）=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
P1=43.31+45.44+7.3×2+14.6×2=132.55t
P2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+η1）（1+η2）ФA其中：
η1=0.53η2=0.5
A=（1+0.53）（1+0.5）×62×2.25=320.1525m2
风荷载P2=CkhεA
=1.6×1.39×19×320.1525=13528kg=13.53t
P3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=2×1.39×1.6×19×0.8×0.46×4=124.4kg=0.1244t
P4为架桥机起重小车重量
P4=7.5×2+100×1.1=125t
P5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=1.39×1.6×19×（3×2×2+2×30）=3042.432kg=3.042t
图2所示A点为倾覆支点，对A点取矩：
M倾=P2×3.8+P3×5.179+P4×1.435+P5×8.113
=13.53×3.8+0.1244×5.179+125×1.435+3.042×8.113=256.11t·m
M抗=P1×4.8=132.55×4.8=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/（256.11×1.1）=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。
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×1.1=1.42t/节（单边），荷载（100+7.5×2）×1.2=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=1.825t.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:
（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，852.6×1.1=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，71×1.1=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
+232.79
272
工况1B附近
下弦杆
-228.02
266
工况1B附近
立杆
-90.408
119.0
工况6C附近
斜杆
-57.6
73.6
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
A
B
C
工况1
2.345
98.73
0
工况2
67.145
40.429
23.333
工况3
69.14
74.95
23.14
工况4
45.457
77.571
40.502
工况5
26.39
76.89
60.245
工况6
重边
25.86
111.383
95.29
轻边
26.93
42.398
25.406
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160×168×14.5两根工字钢做支撑，截面形式如图6。
截面特性如下：
查工字钢表有S=146.45cm2,I=68512.5cm4
A=145.45×2×100+12×406×2=3903mm2
I=68512.5×104×2+12×406×（560+6）2×2=4.49-3m4
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.
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=93.75×1=93.75t·m
则翼缘板应力：
腹板最大应力：
局部压应力
Lz=22×4+（12+25）×2=162mm
换算应力：
2.
（1）整体稳定性
b0=268-14.5=253.5mm
h/b0=584/253.5=2.3<6
l/b0=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<[b0/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
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：
I=[0.380×0.463-（0.38-2╳0.01）×0.4323]/12=0.000664m4
导梁支点悬出立柱中心位置0.85m，则
M=71.14×0.85=60.469t·m
翼缘应力：
〈可〉
腹板剪应力：
局部压应力
lz=（120×2+10）×2+2×14=528mm
换算应力：
〈可〉
焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算。
3.
（1）整体稳定性
b0=200-10-10=180
h/b0=460/180=2.556<6
l/b0=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》P28）。
（2）局部稳定性计算
翼缘板局部稳定：
b0/t=180/14=12.86<[b0/t]=33（可）
b/t=90/14=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
计算图示如下图10：
1.1号车横梁挠度计算：
m=1ml=9.6mEI=8.98×108
当P1=P2=71.93t
λ=m/l=1/9.6=0.1042
当P1=93.75tP2=32.73t时，
可以把C点的P1分解开，P1=P1’+P2有
P1’=93.75-32.73=61.02t
fd=m×θB=1×0.001087=1.087×10-3m
fc=1.871+2.401=4.272mm
fd
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