架桥机计算书.docx

1、架桥机计算书1.设计规范及参考文献 2.架桥机设计荷载 3.架桥机倾覆稳定性计算 4.结构分析 5.架桥机1号、2号车横梁检算 6.架桥机0号立柱横梁计算 7.1号车横梁及0号柱横梁挠度计算 8.150型分配梁：（1号车处） 9.0号柱承载力检算 十、起吊系统检算 十一.架桥机导梁整体稳定性计算 十二.导梁天车走道梁计算 十三.吊梁天车横梁计算 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

2、计算书（六） 梁体按30米箱梁100吨计。2.架桥机设计荷载（一）.垂直荷载梁重:Qi=100t单个天车重： Q2=20t （含卷扬机、天车重、天车横梁重）主梁、桁架及桥面系均部荷载：q=0.67t/m xi.1=0.74t/m前支腿总重 : Q 3=4t中支腿总重： Q4=2t1号承重梁总重： Q5=34t2号承重梁总重： Q6=34t2#号横梁 Q7=12t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：2 q1=19kg/mb.非工作计算状态风压，设计为 11 级的最大风压 ;2q 2=6

3、6kg/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： =1.13.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=4t （前支柱自重）P2=0.74 X 22=16.28t （导梁后段自重）P3=0.74 X 30=22.2t （导梁前段自重）P5= P4=20t （含卷扬机、天车重、天车横梁重）P6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

4、计算，P6=2 CKnqAi =1.2 X 1.39 X 66 X (0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5)x 12.9=10053kg=10.05t作用在轨面以上5.5m处M抗=16.28 X 11+20X( 11+4+5) +20X (11+5) =899.08t.mM倾=4X 30+22.2 X 15+10.05 X 5.5=508.275t.m 架桥机纵向抗倾覆安全系数n=M抗/M 倾=899.08/(508.275 X 1.1)=1.611.3 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

5、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4.结构分析（一） 、荷载取值：桁架及桥面系均部荷载 0.67t/节X 1.1=0.74t/节（单边），荷载（100+20X 2 ）X1.2=168.00t。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（20+6） /4=6.5t，负荷轮压集中力为（ 6+168） /4=43.5t，架边梁时轮压集中力为（重边） ：6/4+168/2=85.5t ，（轻边）6/4=1.5

6、t.吊梁小车轮压集中力 168/4=42t （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 X 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，71X 1.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

7、图5杆见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26.9342.39825.4065.架桥机1号、2号车横梁检算架

8、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用图6160X 168X 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=146.45cm,l=68512.5cm42A=145.45X 2X 100+12X 406X 2=3903 mrn1=68512.5 X 104X 2+12X 406X （560+6） 2X 2=4.490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=5.1m悬臂长度L=1m最大集中荷载P=93.75t横梁支点弯矩：M=93.75X仁93.75

9、t m则翼缘板应力：腹板最大应力：局部压应力Lz=22X 4+（12+25） X 2=162mm换算应力：2. （1 ）整体稳定性b 0=268-14.5=253.5mmh/b0=584/253.5=2.36l/b 0=1 1600/253.5=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勺内加劲肋和厚16mm勺外加劲肋，同时， 其他位置布置间

10、距为1m的，厚10mm勺内加劲肋。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14mm腹 板(1)应力检算支柱横梁采用箱形断面，如图 &设计采用16Mn钢板，顶板和底板厚度为厚 10mm特性如下：l=0.380 X 0.46 3-(0.38-2 X0.01) X 0.432 /

11、12=0.000664m 4导梁支点悬出立柱中心位置 0.85 m，贝UM=71.14X 0.85=60.469t m翼缘应力：M y 60.469 汇 0.23 2- 16025t/m2 =209.56MPa :二=210MPa 可I 0.000664腹板剪应力：局部压应力l z=(120 X 2+10) X 2+2X 14=528mm换算应力：寸匕2 +3呼=209.562 +3乂 63.582 =236.7MPa 拓 1.1c=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b 0=200-10-10=180h/b o=460/180=2.5566l/b 0=116

12、00/180=64.4465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=180/14=12.86 b o/t=33 （ 可）b/t=90/14=6.43b/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：P1

13、P2 1M 图1.1号车横梁挠度计算： 8m=1m l=5.1m El=8.98 x 10 当 P1=F2=71.93t入=m/l=1/9.6=0.104293.75t P 2=32.73t 时，可以把C点的P1分解开，P1=P1 +P2有P1 =93.75-32.73=61.02tf d=m 9 b=1X 0.001087=1.087 x 10-3mfc=1.871+2.401=4.272mmfd=1.87+1.087=2.957mm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)

14、 d2=7.38 mm故 d=d1+d2=10.656+7.38=18.03 mm2. 0号车横梁挠度计算：m=0.65m I=10.3m EI=1.328 x 108当 P1=F2=44.89t入=m/I=0.65/10.3=0.0631= 7.66 10；mP2=18.63t 时，可以把C点的P1分解开，P1=P1 +P2有P1 =71.14-18.63=52.51tf d=m x 9 b=065X 0.0044=0.00286 mfc=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.

15、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) x 2=60mm可8.150型分配梁：（1号车处）截面形式如上图11:（单位mrh004610260截面特性：A=0.6 X 0.02 X 2+2X 0.36 X 0.016=0.03552m2 跨中集中荷载 P=93.75+764/1000=94.514 t 最大弯矩：M 二以=94.514 1.5 =35.443t m 4 4支点反力：:R=94.514/2=47.257 t弯曲应力:=业

16、=35.443 10 0.2 =71.46 106Pa =71.46MPa :：: 210MPaI 9.92X0腹板最大剪应力：4T =Q = 47.2570 OEO.02.19） =3394勺06 pa 亠、max I： 9.92 10，2 0.016 局部压应力= 33.94MPa ： =140MPal z=600+2X 20=640mm换算应力：:-c2 3 .71.462 33.942 = 92.53MPa ： 1.1二=231MPa 可九、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13mr）i, 一侧立柱由两根组成，中间用60X5mm钢管作为连接1.

17、若按两根钢管同受力，其截面形式如右图12所示，其失稳方向为绕y轴失稳（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.=W = .7 3.6 二 34.4 ：= 150ry 0.0733长细比,二07 36 =39.71 ：订=150ry 0.06345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，=0.9418742 71.14 100.9538 0.01562.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=世=07 36 二 39.7

18、：= 150 ry 0.0635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，24.5mmffl丝绳走16起升荷载Q=57.2t （实际净吊重为40t）,滑车组效率：E1 (1一 n) 0.96 (1 0.9616) = = U.72n 1- 16 (1-0.96)所需牵引力：P 57.2 4.965t :：: 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.

19、7折减。安全系数 n=38.11 X 6X 0.7/57.2=7.466 可2.吊两千斤绳验算选用6X 37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=83.9 X 10X 0.7/57.2=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1.导梁跨中主弦杆截面形式见下图 14:(单位：cm)A= (93.2-11.2 )X 8=656cm2 4Ix=656 X

20、 100 =6560000cmIy=656 X 502=1640000cnnWx=lx/y=5660000心00+12.5)=58311.11cmWy=ly/x=1640000/(50+12.5)=26240cm入 x=l o/rx=3200/100=32入 y=l o/ry=3200/50=64查表 Q235(b类构件)得： x=0.929, y=0.786竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：Mx=RX 16-q X 162/2=23.36 X 16X 2-1.42 X 162/2=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/m2)W=KKK3KW=1X 0.

21、4 X 1.0 X 1.2 X 19=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稳定系数f允许抗压强度值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=2X 9.12 X 2.495 X (322/8) X 10-3=6.0t m4 4Mx My 565.76 10 6 10 + = + =107.35MPa cf = 170MPa 2.当架桥机 GxWx GyWy 0.929 58311.11 0.786 26240前行时，B点截面及截面特性同上有：3 3Wx=583

22、11.11cm Wy=26240cm x=0.929, y=0.786竖向最大弯矩 Mx=ql2/2=1.42 X 322/2+32 X 5.6=906.24 t.m横向最大弯矩(取 7 级风压)My=ql2/2=2 X 10-3 X 9.12 X 2.495 X 322/2=23.30t.m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,(T =215MPa,W=141cm间距取1.0m,均置于节点上，钢轨采用F5q,允许弯应力(T =400MPa, W=287.2c 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

23、.钢轨Mna=pl/4=1 X 31.55332 X 0.7/4=5.5216 t m(T =5.522 X 104/287.2=192.26MPa c =400 满足规范要求。2.工字钢行走时：M= pl/4=1 X 17.988 X 0.7/4=3.1479 t mc =3.1479 X 104/14仁223.26Mpa1.05 c =215 X 1.05=225.75Mpa 可1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)受力计算架桥机天车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为20mm底板厚度为20mn截面形式如图15截面特

24、性如下：2A=20X 2 X 460+16X (800-40)=30560 mm1=20 X 460X 4002 X 2=2.944X 10-3n4架桥机在架梁全过程中弯矩最大为活载在跨中, 应力计算横梁支点弯矩：M=16.25X 2X 11.6/4=94.25t m则翼缘板应力:腹板最大应力:局部压应力Iz=460+20X 2=500mm换算应力：(二).天车横梁稳定性计算 匚PZ5C -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/U, t为刹车时间,t=2s1小车产生的惯性力矩Q=10

25、t h i=1.85m10 3 1.85 .M惯 1= 0.04625t m10 2 602横梁惯性力矩Q 2=6.4t h 2=1.1m6.4 3 1.1 xM惯 2= 0.0176t m10 2 603混凝土梁体产生的惯性力矩Q=80X 1.1=88t h 3=3.05mM惯3=88 3 3.05 =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/m2=0.019t/m 2,迎风面积均按实体计算P 风二艺 CKnqAi, c=1.6, K=1.391小车风力产生的力矩R=1.6 X 1.3

26、9 X 0.019 X 2X 2=0.169tM=0.169 X 1.85=0.313 t.m2横梁风力产生的力矩F2=1.6 X 1.39 X 0.019 X 13.1 X 0.8=0.443tM=0.443 X 1.1=0.487 t.m3混凝土纵向风力产生的力矩R=1.6 X 1.39 X 0.019 X 3.2 X 2.5=0.338tM=0.338 X 3.05=1.0309 t.mM 风=Mi+ M2+ Ma=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：W=80 X 1.仁88t抗倾覆力矩为 (d=1.0m,轮间距为2.0m)W= W 1+ W2+W3/2=10+6.4+88/2=60.4t贝U M 稳=60.4 X 1.0=60.4 t.m(4). 抗倾覆安全系数n= M 稳/ M 倾=60.4/2.56575=23.54 1.3 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11.6 X 0.75/0.46=18.920 可一 1 #， 2#横梁连接处计算1 讨论最大受力当 P1=P2=71