某50t简支吊车梁验算计算书secret.docx

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某50t简支吊车梁验算计算书secret

50T简支吊车梁验算计算书

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计算软件：

MTS钢结构设计系列软件MTSToolv2.0.1.20

计算时间：

2008年08月29日08:

00:

38

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一.设计资料

1基本信息:

验算依据：

钢结构设计规范（GB50017-2003）

建筑结构荷载规范（GB50009-2001）

吊车梁跨度：

l=9000mm

吊车梁平面外计算长度：

l0=9000mm

吊车梁所在柱列：

边列柱

吊车梁所在位置类型：

中间跨

2吊车信息:

吊车梁上有两台不同吊车同时运行

第一台吊车基本信息（参图Ⅰ）

吊车类型:

50t225_中级软钩吊车

吊车跨度:

22500mm

吊车自重:

52t

小车重量:

15.43t

吊车起重量:

50t

工作级别:

A4~A5（中级）

吊钩形式:

软钩吊车

单侧轮子数:

2个

最大轮压:

444kN

最小轮压:

92.5kN

轨道类型:

QU80

吊车宽度:

6944mm

吊车轮距C:

4800mm

第二台吊车基本信息（参图Ⅱ）

吊车类型:

32t225_中级软钩吊车

吊车跨度:

22500mm

吊车自重:

39.84t

小车重量:

10.88t

吊车起重量:

32t

工作级别:

A4~A5（中级）

吊钩形式:

软钩吊车

单侧轮子数:

2个

最大轮压:

289kN

最小轮压:

75.9kN

轨道类型:

QU70

吊车宽度:

6620mm

吊车轮距C:

4700mm

3荷载信息:

吊车竖向荷载增大系数：

ηv=1.04

吊车荷载分项系数：

γc=1.4

当地重力加速度值：

g=9.8

附加竖向均布活载标准值：

0kN/m

附加水平均布活载标准值：

0kN/m

吊车一动力系数：

μ1=1.05

吊车一横向水平刹车力系数：

β1=0.1

吊车一摆动力系数：

α1=0

吊车二动力系数：

μ2=1.05

吊车二横向水平刹车力系数：

β2=0.1

吊车二摆动力系数：

α2=0

4验算控制信息:

吊车梁竖向挠度允许值：

l/1000

吊车梁水平挠度允许值：

l/2200

5吊车梁截面信息:

吊车梁示意图

截面型号:

H-1300*380（300）*10*16（12）

用户自定义截面

截面材料类型:

Q345

截面每米质量:

175.84kg/m

截面几何参数如下:

截面高度H=1300mm

上翼缘宽度B1=380mm

下翼缘宽度B2=300mm

腹板厚度Tw=10mm

上翼缘厚度Tf1=16mm

下翼缘厚度Tf2=12mm

截面力学参数如下:

x轴毛截面惯性矩Ix=560571.754cm4

x轴净截面惯性矩Inx=537315.981cm4

x轴上翼毛截面抵抗矩Wx=9658.726cm3

x轴上翼净截面抵抗矩Wnx=8977.473cm3

x轴下翼净截面抵抗矩Wnx1=7659.702cm3

y轴上翼毛截面抵抗矩Wy=527.73cm3

y轴上翼净截面抵抗矩Wny=355.597cm3

上翼缘有效净面积Ane=53.92cm2

净截面中和轴高度Cny=701.484mm

吊车梁截面为梯形渐变式变腹板高度截面:

截面端部高度hd=950mm

端部x轴毛截面惯性矩Id=270333.586cm4

端部x轴毛截面静矩Sd=3271.354cm3

端部x轴上翼缘静矩Sdu=2475.036cm3

端部x轴下翼缘静矩Sdd=1904.118cm3

6吊车梁制动结构信息:

吊车梁采用制动桁架结构

制动桁架宽度：

800mm

制动桁架节点间距：

1000mm

边弦杆截面选用：

C-300*100*20*5

边弦杆面积：

26cm2

边弦杆绕y轴惯性矩：

298.01cm4

制动结构绕y轴毛截面惯性矩：

Icy=124170.959cm4

7吊车梁截面焊缝信息:

吊车梁腹板与上翼缘采用双面角焊缝

上翼缘焊脚高度：

hfu=8mm

吊车梁腹板与下翼缘采用双面角焊缝

下翼缘焊脚高度：

hfd=6mm

吊车梁腹板与翼缘焊缝采用：

自动焊

8腹板加劲肋信息：

横向加劲肋布置方式：

两侧成对布置

横向加劲肋端部焊接方式：

断续回焊，断弧

横向加劲肋选用：

SB8_Q345

横向加劲肋间距：

a=900mm

变截面区段横向加劲肋间距：

a'=900mm

横向加劲肋宽度：

100mm

横向加劲肋端部到下翼缘距离：

80mm

吊车梁不配纵向加劲肋和横向短加劲肋

9支座信息：

吊车梁采用的支座类型：

中间跨全突缘，端跨一边突缘，一边平板

平板支座加劲肋选用：

SB14_Q345

平板支座加劲肋宽度：

185mm

加劲肋焊缝焊脚高度：

8mm

平板支座选用：

SB30_Q345

平板支座宽度：

50mm

平板支座长度：

300mm

突缘支座加劲肋选用：

SB18_Q345

突缘支座加劲肋宽度：

300mm

伸出下翼缘长度：

20mm

与截面腹板焊脚高度：

8mm

与截面上翼缘焊脚高度：

6mm

与截面下翼缘焊脚高度：

6mm

10计算参数：

梁截面材料屈服强度：

fy=345N/mm2

梁截面材料转换系数：

CF=（235/345）0.5=0.8253

上翼缘截面抗拉强度：

ft=310N/mm2

下翼缘截面抗拉强度：

fb=310N/mm2

梁腹板截面抗剪强度：

fv=180N/mm2

梁腹板端面承压强度：

fce=400N/mm2

吊车梁焊缝抗剪强度：

fw=200N/mm2

二.验算结果一览

验算项数值限值结果

受压（上）翼缘宽厚比11.56最大12.4满足

腹板高厚比127.20最大250.0满足

上翼缘受压强度比0.81最大1.0满足

下翼缘受拉强度比0.88最大1.0满足

端部腹板剪应力强度比0.91最大1.0满足

腹板局部承压强度比0.54最大1.0满足

腹板折算应力强度比0.60最大1.0满足

整体稳定强度比设制动结构不需验算满足

竖向挠度计算值（mm）8.33最大9.0满足

水平挠度计算值（mm）0不需验算满足

上翼缘焊缝强度比0.67最大1.0满足

上翼缘焊缝高度（mm）8.00最小6.0满足

上翼缘焊缝高度（mm）8.00最大12.0满足

下翼缘焊缝强度比0.47最大1.0满足

下翼缘焊缝高度（mm）6.00最小6.0满足

下翼缘焊缝高度（mm）6.00最大12.0满足

区格Ⅰ局稳强度比0.90最大1.0满足

区格Ⅱ局稳强度比0.86最大1.0满足

区格Ⅲ局稳强度比0.83最大1.0满足

区格Ⅳ局稳强度比0.90最大1.0满足

区格Ⅴ局稳强度比0.97最大1.0满足

区格Ⅵ局稳强度比0.99最大1.0满足

加劲肋布置方式双侧成对轻/中级满足

横向加劲肋间距（mm）900.00最大2544.0满足

横向加劲肋间距（mm）900.00最小636.0满足

横向加劲肋间距1（mm）900.00最大2544.0满足

横向加劲肋间距1（mm）900.00最小636.0满足

横向加劲肋外伸宽度（mm）100.00最小82.4满足

横向加劲肋厚度（mm）8.00最小6.7满足

无纵向加劲肋时ho/Tw127.20最大140.3满足

平板加劲肋稳定强度比0.55最大1.0满足

平板加劲肋焊缝强度比0.31最大1.0满足

突缘加劲肋稳定强度比0.58最大1.0满足

突缘端面承压强度比0.52最大1.0满足

突缘加劲肋焊缝强度比0.56最大1.0满足

平板加劲肋外伸宽度（mm）185.00最小82.4满足

横向加劲肋厚度（mm）14.00最小12.3满足

平板加劲肋焊脚高度（mm）8.00最小6.0满足

平板加劲肋焊脚高度（mm）8.00最大12.0满足

突缘加劲肋外伸宽度（mm）145.00最小12.0满足

突缘加劲肋厚度（mm）18.00最小9.7满足

突缘加劲肋焊脚高度（mm）8.00最小7.0满足

突缘加劲肋焊脚高度（mm）8.00最大12.0满足

三.吊车梁截面内力计算:

1吊车梁支座处最大剪力Vd计算（参图Ⅲ）：

竖向附加活载作用下端部剪力Vda=0kN

吊车考虑动力系数后最大轮压标准值：

P=1.05×444=466.2kN

吊车竖向荷载作用下端部剪力：

Vdc=1.4×1.04×466.2×（3×9000-2032-6732）/9000=1132.196kN

端部最大剪力计算值：

Vd=1132.196kN

2跨中最大竖向弯矩Mvm计算（参图Ⅳ）：

竖向附加活载作用下跨中弯矩Mva=0kN·m

吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值：

P=1.05×444=466.2kN

吊车荷载合力：

F=466.2×2=769.65kN

左支座反力：

R=769.65×4099.422/9000=350.569kN

吊车梁跨中弯矩Mvc计算：

Mvc=1.4×1.04×350.569×4099.422×10-3=2092.46kN·m

跨中最大弯矩计算值：

Mvm=2092.46kN·m

3跨中最大竖向弯矩对应剪力Vm计算（参图Ⅳ）：

竖向附加活载作用下端部剪力Vma=0kN

吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值：

P=1.05×444=466.2kN

吊车荷载合力：

F=466.2×2=769.65kN

左支座反力：

R=769.65×4099.422/9000=350.569kN

最大弯矩点左侧剪力计算：

Vml=1.4×1.04×350.569=510.428kN

最大弯矩点右侧剪力计算：

Vmr=Vml-1.4×1.04×466.2=-168.359kN

跨中最大弯矩对应的剪力计算值：

Vm=510.428kN

4吊车梁跨中最大水平弯矩Mhm计算（参图Ⅴ）：

水平附加活载作用下跨中弯矩Mha=0kN·m

吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值：

P=0.1×（50+15.43）/2×g/2=16.03kN

吊车荷载合力：

F=16.03×2=26.536kN

左支座反力：

R=26.536×4097.765/9000=12.082kN

吊车梁跨中弯矩Mhc计算：

Mhc=1.4×12.082×4097.765×10-3=69.313kN·m

跨中最大水平弯矩计算值：

Mhm=69.313kN·m

5跨中最大竖向弯矩标准值Mvk计算（参图Ⅵ）：

竖向附加活载作用下跨中弯矩Mvka=0kN·m

吊车单轮最大轮压标准值：

P=1.0×444=444kN

吊车荷载合力：

F=444×2=888kN

左支座反力：

R=888×5700/9000=562.4kN

吊车梁跨中弯矩Mvkc计算：

Mvkc=1×1.04×（562.4×5700-444×4800）×10-3=1117.459kN·m

跨中最大弯矩计算值：

Mvk=1117.459kN·m

6跨中最大水平弯矩标准值Mhk计算（参图Ⅵ）：

水平附加活载作用下跨中弯矩Mhka=0kN·m

吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值：

P=0.1×（50+15.43）/2×g/2=16.03kN

吊车荷载合力：

F=16.03×2=32.061kN

左支座反力：

R=32.061×5700/9000=20.305kN

吊车梁跨中弯矩Mhkc计算：

Mhkc=1×（20.305×5700-16.03×4800）×10-3=38.793kN·m

跨中最大水平弯矩计算值：

Mhk=38.793kN·m

四.吊车梁板件宽厚比验算:

1受压（上）翼缘宽厚比验算:

受压翼缘宽厚比限值：

[b0/t]=15*（235/fy）0.5=12.38

翼缘自由外伸宽度：

b0=185mm

翼缘宽厚比：

b0/Tf1=185/16=11.563≤12.38，满足

2腹板高厚比验算:

腹板高厚比限值：

[h0/t]=250

腹板计算高度：

h0=1272mm

腹板高厚比：

h0/Tw=1272/10=127.2≤250，满足

五.吊车梁截面强度验算:

1上翼缘受压强度验算:

吊车梁采用制动桁架

水平弯矩在吊车梁上翼缘产生的轴心力NT=Mhm/C=86.641kN

上翼缘在桁架节间那的水平局部弯矩由第一台吊车控制

单轮横向刹车力：

T1=1.4×（50+15.43）×0.1*0.5/2=2.29kN

单轮卡轨力：

T2=1.4×444=0kN

第一台吊车为轻、中级工作制吊车Myl=max（T1,T2）*CW/4=0.5725kN·m

吊车梁须验算疲劳强度或b0/Tf1>10.729，取γx=1.0

吊车梁无须验算疲劳强度，取γy=1.2

ξ=（Mvm/Wnx/γx+Myl/Wny/γy+NT/Ane）/ft=（2092.46/8977.473/1+0.5725/355.597/1.2+86.641/53.92）×103/310=0.8089≤1，满足

2下翼缘受拉强度验算:

ξ=Mvm/Wnx1/fb=2092.46×103/7659.702/310=0.8812≤1，满足

3端部腹板剪应力强度验算:

考虑截面削弱系数1.2

τ=Vd*Sdx/（Idx*Tw/1.2）/fv=1132.196×3271.354/（270333.586×10/1.2）/180×102=0.9134≤1，满足

4最大轮压下腹板局部承压强度验算:

考虑集中荷载增大系数后的最大轮压设计值按第一台吊车计算：

吊车最大轮压：

Pmax=444kN

轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.1.3取增大系数：

ψ=1.0

F=γc*ψ*μ*Pmax=1.4×1×1.05×444=652.68kN

梁顶到腹板计算高度上边缘距离：

hy=Tf1=16mm

轨道高度：

hR=130mm

集中荷载沿跨度方向支承长度取为：

50mm

集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度：

lz=50+5*hy+2*hR=50+5×16+2×130=390mm

σc=F/Twlz=652.68×103/10/390=167.354N/mm2

腹板抗压强度设计值：

f=310N/mm2

局部承压强度比ξ=σc/f=167.354/310=0.5399≤1，满足

5腹板与上翼缘交接处折算应力强度验算:

按跨中最大弯矩及其对应的剪力和最大轮压计算

计算点局部压应力：

σc=108.931N/mm2（参见腹板局部承压验算）

计算点正应力计算

计算点到中和轴的距离：

y1=H-Cny-Tf1=582.516mm

σ=Mvm/In*y1=2092.46/537315.981×582.516×102=226.848N/mm2

计算点剪应力计算

上翼缘对中和轴静矩：

S1=（y1+0.5*Tf1）*B1*Tf1×10-3=3590.336cm3

τ=Vm*S1/Ix/Tw=510.428×3590.336/560571.754/10×102=32.692N/mm2

σ与σc同号，强度设计值增大系数：

β1=1.1

折算应力强度比

ξ=（σ2+σc2-σ*σc+3*τ2）0.5/（β1*f）=（226.8482+108.9312-226.848×108.931+3×32.6922）0.5/（1.1×310）=0.5997≤1，满足

6吊车梁整体稳定性验算

吊车梁设置了制动结构，整体稳定不需验算。

六.吊车梁变形计算:

1竖向挠度计算

竖向挠度限值：

[δ]=l/1000=9mm

按渐变式变截面梁计算吊车梁竖向挠度

δ=Mvk*l2/（EIx）*（1+0.12*（1-Id/Ix））=1117.459×106×90002/（206000×560571.754×104）×（1+0.12×（1-270333.586×104/560571.754×104））=8.325mm（1/1081）≤9（1/1000），满足

2水平挠度计算

依《钢规》附录A.1.2条，无须验算吊车梁及其制动结构的水平变形！

七.翼缘与腹板的连接焊缝验算

1上翼缘与腹板连接焊缝验算:

按梁端最大剪力和最大轮压计算：

上翼缘焊脚计算高度：

he=0.7*hfu=5.6mm

承受动力荷载，依《钢规》7.1.3条取角焊缝强度增大系数：

βf=1.0

上翼缘焊缝强度

ξ=（（Vd*Sdu/Id）2+（ψ*F/βf/lz）2）0.5*0.5/he/fw=（（1132195.874×2475036.106/2.703e+009）2+（1×424829.973/390）2）0.5*0.5/5.6/200=0.6713≤1，满足

2下翼缘与腹板连接焊缝验算:

按梁端最大剪力计算：

下翼缘焊脚计算高度：

he=0.7*hfd=4.2mm

下翼缘焊缝强度

ξ=（Vd*Sdd/Id）*0.5/he/fw=（1132.196×1904.118/270333.586）*0.5/4.2×102/200=0.4747≤1，满足

八.吊车梁腹板局部稳定验算:

1吊车梁腹板加劲肋布置简图（参图Ⅸ）：

吊车梁腹板局部稳定由区格Ⅵ控制

区格Ⅵ腹板仅设置横向加劲肋

2吊车梁局稳验算内力影响线输出：

单位力作用于X处时，XL到XR区间的平均剪力为：

当X<=XL时：

Vmean=-X/L

当XL

Vmean=（（L-XL-XR）*X-L*XL）/L/（XR-XL）

当X>=XR时：

Vmean=1-X/L

单位力作用于X处时，XL到XR区间的平均弯矩为：

当X<=XL时：

Mmean=0.5*X*（2*L-XL-XR）/L

当XL

Mmean=0.5*（（L-X）*（X2-XL2）+X*（2*L-X-XR）*（XR-X））/L/（XR-XL）

当X>=XR时：

Mmean=0.5*（L-X）*（XL+XR）/L

3吊车梁区格Ⅵ局稳验算内力计算（参图Ⅵ）：

区格Ⅵ左端坐标：

XL=3586mm

区格Ⅵ右端坐标：

XR=4486mm

吊车一考虑动力系数后最大轮压标准值：

P=444×1.05=466.2kN

吊车一下为轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.3.1取折减系数：

ψ'=0.9

吊车二考虑动力系数后最大轮压标准值：

Q=289×1.05=303.45kN

吊车二下为轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.3.1取折减系数：

ψ'=0.9

吊车梁区格Ⅵ最大集中力设计值计算：

吊车轮压力仅有P作用于Ⅵ内F=1.4×466.2×0.9=587.412kN

吊车梁区格Ⅵ平均剪力设计值计算：

Vmean=1.4×1.04×{466.2×[（8972+3586+4486×4081.14-8972×3586]/8972/（4486-3586）+303.45×（8972-6113.14）/8972}×10-3=205.459kN

吊车梁区格Ⅵ平均弯矩设计值计算：

Mmean=1.4×1.04×{466.2×[（8972-4081.14）×（4081.14×4081.14-3586×3586）+4081.14×（2×8972-4081.14-4486）×（4486-4081.14）]/8972/（4486-3586）+303.45×（8972-6113.14）×（3586+4486）/8972×0.5}×10-6=1999.807kN·m

4吊车梁区格Ⅵ局部稳定验算

吊车梁腹板区格Ⅵ的横向加劲肋间距为：

a=900mm

区格Ⅵ腹板计算高度：

h0=H-Tf1-Tf2=1272mm

区格Ⅵ截面中和轴高度：

CyⅥ=719.621mm

区格Ⅵ截面对X轴关系矩：

IxⅥ=560571.754cm

区格Ⅵ腹板计算高度边缘到中和轴距离：

hcⅥ=H-Tf1-CyⅥ=564.379mm

区格Ⅵ腹板计算高度边缘应力计算：

σ=Mmean*hc/IxⅥ=1999.807×564.379/560571.754×102=207.047N/mm2

τ=Vmean/h0/Tw=205.459/1272/10×103=16.152N/mm2

σc=F/Lz/Tw=587.412/390/10×103=150.618N/mm2

正应力单独作用下的临界应力计算：

腹板区格Ⅵ受压区高度：

hc=H-Cy-Tf1=564.379mm

λb=2*hc/Tw/177/Cf=2×564.379/10/177/0.8253=0.7727

λb≤0.85，取σcr=fw=310N/mm2

剪应力单独作用下的临界应力计算：

a/h0=900/1272=0.7075≤1.0，取

λs=h0/Tw/41（4+5.34/（a/h0）2）0.5/Cf=1272/10/41/（4+5.34/0.70752））0.5/0.8253=0.9816

0.8≤λs≤1.2，取τcr=（1-0.59*（λs-0.8））*fv=160.719N/mm2

局部压应力单独作用下的临界应力计算：

a/h0=0.7075≤1.5，取

λc=h0/Tw/28（10.9+13.4*（1.83-a/h0）3）0.5/Cf=1272/10/28/（10.9+13.4/（1.83-0.7075）3））0.5/0.8253=1.007

0.9≤λc≤1.2，取σc,cr=（1-0.79*（λc-0.9））*fw=283.68N/mm2

区格Ⅵ局部稳定性强度比

ξ=（σ/σcr）2+（τ/τcr）2+σc/σc,cr=0.9871≤1，满足

九.梁端支座强度验算:

腹板每侧有效宽度：

be=15*CF*Tw=123.799mm

支座加劲肋平面外计算长度：

l0=h0=922mm

1梁端平板支座加劲肋验算:

加劲肋材料强度设计值：

fr=310N/mm2

支座加劲肋截面强度设计值：

ff=min