钢筋场20T龙门吊验算书.docx

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钢筋场20T龙门吊验算书

钢筋场20T龙门吊验算书

一、荷载

1、活荷载

（1）龙门吊最大设计吊重：

200KN

（2）电动葫芦重量：

16KN

（3）吊具2I25a：

6.0×2×0.381=4.5KN

2、恒载

（1）桁架：

3.3×4/3=4.4KN/M

（2）加强弦杆自重：

0.8×4×2/3=2.13KN/M

（3）I25a分配梁：

2×11×0.381/30=0.28KN/M

（4）I56a吊车梁：

29.25×1×1.063/30=1.04KN/M

（5）各种锚、垫板及配套螺栓15/36=0.42KN/M

（6）行走系统：

1KN

3、偶然荷载

根据现场实际情况，本龙门吊偶然荷载仅考虑风荷载。

风荷载主要按9、7级风工况进行验算。

（1）、风压计算

风压按以下公式计算：

WN=K1K2K3K4W0（Pa）

WN：

某级风产生的风压

W0：

基本风压值，按W0=v2/1.6计算，9级风V＝24.4M/S，7级风速V＝17.1M/S。

K1：

设计风速频率换算系数，取1.0；

K2：

风载体型系数。

对于贝雷桁片、吊车梁、I25A斜联取1.3；圆形立柱及平联取0.8。

K3：

风压高度变化系数，对于高度≤20M，取1.0。

K4：

地形、地理条件系数，取1.3。

（2）迎风面积计算：

①贝雷桁架

贝雷桁架迎风面积按结构物外轮廓线面积乘以0.5的折减系数计算。

Sf1=1.70×36×0.5=30.6M2

②I56a吊车梁

Sf2=29.25×0.56=16.38M2

③固结梁I25a

Sf3=0.25×3.2×2=1.6M2

④Φ351立柱（2根）

Sf4=0.351×14.68×2=10.3M2

⑤Φ245立柱（2根）

Sf5=0.245×14.96×2=7.33M2

⑥平联（共4根）

Sf6-1=1.98×0.245×2=0.97M2

Sf6-2=1.01×0.245×2=0.5M2

⑦斜联（共4根）

Sf7-1=4.03×0.25×2=2.015M2

Sf7-2=4.08×0.25×2=2.04M2

⑧电动葫芦：

Sf8=1M2

（3）风力计算

计算公式FN-i=WN.Sfi

①贝雷桁架

F9-1=1.0×1.3×1.0×1.3×0.372×30.6=19.23KN

F7-1=1.0×1.3×1.0×1.3×0.183×30.6=9.46KN

②I56a吊车梁

F9-2=1.0×1.3×1.0×1.3×0.372×16.38=10.3KN

F7-2=1.0×1.3×1.0×1.3×0.183×16.38=5.1KN

③固结梁I25a（2根）

F9-3=1.0×1.3×1.0×1.3×0.372×1.6=1KN

F7-3=1.0×1.3×1.0×1.3×0.183×1.6=0.5KN

④Φ351立柱（2根）

F9-4=1.0×0.8×1.0×1.3×0.372×10.3=4.0KN

F7-4=1.0×0.8×1.0×1.3×0.183×10.3=1.96KN

⑤Φ245立柱（2根）

F9-5=1.0×0.8×1.0×1.3×0.372×7.33=2.8KN

F7-5=1.0×0.8×1.0×1.3×0.183×7.33=1.40KN

⑥平联（共4根）

F9-6-1=1.0×0.8×1.0×1.3×0.372×0.97=0.4KN

F7-6-1=1.0×0.8×1.0×1.3×0.183×0.97=0.19KN

F9-6-2=1.0×0.8×1.0×1.3×0.372×0.5=0.2KN

F7-6-2=1.0×0.8×1.0×1.3×0.183×0.5=0.1KN

⑦斜联（共4根）

F9-7-1=1.0×1.3×1.0×1.3×0.372×2.015=1.3KN

F7-7-1=1.0×1.3×1.0×1.3×0.183×2.015=0.63KN

F9-7-2=1.0×1.3×1.0×1.3×0.372×2.04=1.3KN

F7-7-2=1.0×1.3×1.0×1.3×0.183×2.04=0.63KN

⑧电动葫芦：

F9-8=1.0×0.8×1.0×1.3×372.1×1=0.4KN

F7-8=1.0×0.8×1.0×1.3×0.183×1=0.2KN

二、龙门吊桁架强度、变形及稳定性验算

（一）、强度验算

龙门吊桁架强度验算按以下两种工况进行验算：

1.验算工况1：

龙门吊在最大设计吊重情况下，吊点居于桁架中点时，桁架的最大跨中弯矩。

（1）计算简图如下：

P：

为集中活荷载之和。

P＝200+16+4.5＝220.5　KN

Mqmax=PL/4=220.6×30/4=1654KN.M

ｑ：

为龙门吊恒载之和沿龙门吊30M跨径上的均布线荷载，q=（4.4+2.13+0.28+1.04+0.42）=8.27KN/M。

Mgmax=qL2/8=8.27×302/8=930.4KN.M

（2）单片贝雷片跨中弯矩

荷载组合后跨中最大弯矩：

活载取动力系数1.2。

Mzmax＝1.0Mgmax+1.2Mqmax=2915.8KN.M

按每片加强贝雷片均匀承受荷载弯矩考虑，每单片贝雷片跨中最大弯矩为：

Mdmax=Mzmax/4=729KN.M

≤[M]=1687.5KN.M

符合使用要求。

2.验算工况2：

电动葫芦行至桁架支点附近，在最大设计吊重情况下，桁架支点处的最大剪力。

（1）计算简图如下：

P、q取值与上相同。

Qgmax＝ｑL/2＝8.27×30/2＝124　KN

Qｑmax＝P＝220.5　KN

（2）单片贝雷片支点处最大剪力

贝雷桁架支点处最大剪力：

Qzmax＝1.0Qgmax+1.2Qqmax＝389　KN

每单片加强贝雷片支点处最大剪力：

Qdmax=Qzmax/4=97.2KN

≤[Q]=245.2KN

符合使用要求。

（二）、变形验算

1.验算工况3：

在最大设计吊重情况下，吊点位于桁架跨中时的桁架跨中挠度。

（1）计算简图：

（2）跨中最大挠度计算：

因龙龙门吊绝大多数在吊重13T以下作业，故按以下两种工况进行龙门吊的挠度变形进行验算：

①在最大设计吊重工况下挠度变形，其容许挠度变形按L/300控制。

龙门吊挠度按桁架挠度近似计算公式：

fmax＝ML2/（8EI）

fmax:

桁架挠度变形。

M：

桁架梁下在组合荷载下跨中最大弯矩，吊重不考虑动载系数。

L：

桁架跨度。

E：

钢材弹性模量，取210Gpa。

I：

贝雷桁架的横载面相对于水平轴的惯性矩。

fmax=（1654.5+930.4）×302/（8×2.1×109×577434.4×10-8×4）

=60mm=6cm

fmax/L=6/3000=1/500≤1/300

符合要求。

②在通常吊重13T工况下挠度变形，其容许挠度变形按L/600控制。

fmax=（1128.75+930.4）×103×302/（8×210×109×577434.4×10-8×4）

=47.8mm=4.8cm

fmax/L=4.8/3000=1/625≤1/600

故符合使用要求。

（三）、稳定性验算

按照场地固定的桥式类型起重机中门式起重机，考虑在偶然不利荷载作用下，计算其整体稳定性。

根据实际情况，本龙门吊偶然荷载仅考虑风荷载。

1.验算工况4：

龙门吊在无吊重状态（空载）静止状态下，在偶然荷载9级烈风作业下整体稳定性。

（1）、计算简图如下：

（2）.倾覆弯矩计算公式：

Mq4=-F9.L1i

F9：

作用于各构件上的风力

L1i：

风力相对于某构件合力方向相对于A车轮作用力臂。

根据公式各构件风力倾覆弯矩计算如下：

①贝雷桁架

M9-1=-19.23×15.350=-295.2KN.M

②I56a吊车梁

M9-2=-10.3×14.5=-149.4KN.M

③固结梁I25a（2根）

M9-3=-1×14.75=-14.75KN.M

④Φ351立柱（2根）

M9-4=-4.0×7.4=-29.6KN.M

⑤Φ245立柱（2根）

M9-5=-2.8×7.54=-21.1KN.M

⑥平联（共4根）

Mf-9-6-1=-0.4×0.97×9.294=-3.6KN.M

M-9-6-2=-0.2×4.65=-0.93KN.M

⑦斜联（共4根）

M9-7-1=-1.3×11.63=-15.12　KN.M

M9-7-1=-1.3×7.0=-9.1KN.M

⑧电动葫芦：

M9-8=-0.4×13.5=-5.4KN.M

风力产生顷覆弯矩为：

Mq4＝Kf4.∑Mfi=-1.1×529.6=-598.62KN.M

（3）.抗倾覆弯矩MK计算

计算公式：

MK=Kg4.∑Mgi=Kg4.∑GiL2i

Kg4：

龙门吊在工况4情况下自重加权系数，为0.95。

　　MK4：

龙门吊抗倾覆弯矩

Gi：

龙门吊某一组成构件重量

L2i：

某一构件在自重下形心对某车轮的力臂，均为3.0米。

龙门吊自重产生的抗倾覆弯矩为：

MK4＝Kg4.∑MgiL2i=0.95×（4.4×36+2.13×36+0.28×30+1.04×30+0.42×36+10+16）×3

=900.03KN.M

（4）.龙门吊整体稳定性

∑Mk>∣∑Mq∣

稳定系数K=∑Mk/∣∑Mq∣=900.03/598.62=1.5

故龙门吊空载在9级烈风作用工况下，整体是稳定的。

但由于稳定系数较小，故应采取拉风缆的进行稳固。

2、验算工况5：

龙门吊在最大设计吊重情况下，在7级风作用下正常运行时的整体稳定性。

（1）计算图式如下

（2）、倾覆弯矩计算

顷覆弯矩计算公式

Mq5=Kf5.Mf5+Kg5.Mqg+Kq5Mqq

Kf5：

龙门吊在工况5情况下，风荷载加权系数，Kf5=1.0。

Kg5：

龙门吊在工况5情况下，龙门吊自重加权系数，Kg5=1.0。

Kq5：

龙六吊在工况5情况下，吊物荷载加权系数。

Kq5=1.15。

　Mq:

龙门吊在工况4倾覆弯矩。

Mf5：

在工况5条件下，风荷载对龙门吊采生的倾覆弯矩。

Mqg：

在工况5条件下，龙门吊在起动或制动过程中，由自重力产生的惯性矩。

Mqq：

在工况5条件下，龙门吊在起动或制动过程中，由吊物产生的惯性矩。

龙门吊所受风力力矩

风力计算方式同工况4，风速取17.1　M/S。

Mf5=-Kf5.∑Mfi=-1.0×∑WfiSfiL1i＝-294.1　KN.M

A、龙门吊在制、起动时各构件自重对A车轮产生的惯性力矩

Mqg=-Kf5.∑Mqgi=-Kf5.∑Gi.a.L3i

Gi:

龙门吊各构件质量（T）。

ａ：

龙门吊设计加速度，取0.3M/S2。

L3i:

龙门吊起、制动时，各构件惯性力相对于A车轮作用的力臂。

①贝雷片桁架

Mqg1=-（0.44+0.213）×36×0.3×（15+1.7/2）＝-112KN.M

②I25a分配梁

Mqg3＝-0.028×30×0.3×（15+0.2+0.25/2）＝-3.86KN.M

③I56a吊车梁

Mqg4＝-0.104×30×0.3×（15+0.2-0.56/2）＝-13.98KN.M　

④各种锚垫板及连接螺栓

Mqg5＝-0.042×36×0.3×（15+0.1）＝-6.85KN.M

⑤电动葫芦

Mqg6＝-1.6×0.3×（15+0.2-0.56/2-0.5）＝-6.93KN.M

龙门吊自重惯性力力矩为：

　Mqg=-Kf5.∑Mqgi=-1.0×143.6=-143.6KN.M

B、龙门吊吊物在制动或起动时产生的惯性力相对于A轮的力矩：

Mqq=-Kq5.G.tgα.L4

G：

吊物重量（KN）。

α：

龙门吊设计吊物最大偏摆角。

为：

5.80。

L4：

龙门吊吊钩至A车轮的垂直高度（吊物惯性力相对于A车轮的力臂）。

Mqq=-1.15×204.5×tg5.80×13.42=-320.58KN.M

C、倾覆力矩

Mq5=Mf5+Mqg+Mqq=-294.1-143.6-320.58=-758.28KN.M

（2）、抗倾覆力矩

抗倾覆力矩计算公式：

Mk5=Kg5.Mkg+Kg5.Mkq

Kg5、Kg5：

与上相同。

Mk5：

龙门吊在工况5作用下相对于A车轮的抵抗倾覆弯矩。

Mkg：

龙门吊自重产生的相对于A车轮的抗倾覆弯矩。

Mkq：

吊物产生的相对于A车轮的抗倾覆弯矩。

A、Mkg计算

Mkg=Kg5.∑Mgi=1.0×947.4=947.7KN.M

B、Mkq计算

Mkq=Kg5.G.L2=1.15×204.5×3=705.53KN.M

C、Mk计算

Mk=Mkg+Mkq=947.7+705.53=1653.23KN.M

（3）、龙门吊在工况5情况下整体稳定性

Mk>∣Mq∣

稳定系数：

K=Mk/∣Mq∣=1653.23/758.28=2.18

故：

龙门吊在工况5的情况下，是稳定的。