码头工程计算书.docx

1、码头工程计算书码头架桥机安装预制构件工程计算书编 制: 审 核: 审 批: 码头架桥机工作过程中机安全性验算计算说明：码头架桥机工作状态时，存在二种危险截面的情况:1#移动桁吊行至悬臂端驳船上方提取轨道梁时为不利工况；1#桁吊提取轨道梁行至跨中时为不利工况。故此须分别对其进行验算和受力分析。 1.1 主体结构验算参数取值 a.三角主梁自重（包括轨道）：0.55t/m b.纵移台车总成：10t/台 c.天车总成：5.5t/台 （含吊具）d.验算载荷（预制轨道梁）：87t（最重梁计算） e. 风载系数：1.05 运行冲击系数：1.2 结构倾覆稳定安全系数：1.5f.材料：三角导梁主梁采用16Mn钢

2、材码头架桥机各组件重量表序号名称单重（t）件数总重（t）1纵导梁27.52552横导梁3.7527.56.75213.53前主支撑腿101104后主支撑腿101105前副支腿1.511.56后副支腿1.511.57关门1228电器及液压系统1229纵移台车22410吊梁天车3.52711快速天车0.52112吊具22413钢丝绳0.521总计1201.2 主体结构尺寸说明a.导梁中心距：13.2m； b.导梁全长：50m，前支点至后支点的距离为 30m；c.架桥机导梁断面：2*1.3m*2.7m，总宽 14.5m； d.吊装系统采用：2 台天车总成(含卷扬机、滑轮组)，2 台纵移台车（含纵移台

3、车、D型三角桁架横导梁） e.行走系统采用：前、后主支撑四台移动轮箱带动导梁横移； f.架桥机单边纵导梁的抗弯截面模量 Wx=37599.2cm3，惯性矩Ix =5632909.4cm4。 1.3 施工工况分析：工况一：1#桁吊前移至悬臂处取梁时，处于最不利情况，需验算， 验算主要内容：（1）抗倾覆稳定性验算；（2）纵导梁桁架内力验算；（3）悬臂挠度验算；工况二：架桥机吊梁时，1#桁吊提取构件行走至跨中时的验算，验算内容：（1）纵导梁内力验算；（2）桁架挠度验算；1.4 结构验算工况一：1#桁吊前移至悬臂处取梁时验算内容：（1）抗倾覆稳定性验算；（2）纵导梁桁架内力验算；（3）D型三角桁架承载

4、内力验算工况一示意图1.4.1 施工中的荷载情况（1）纵导梁自重：q=11kN/m（两边导梁自重）（2）1#桁吊（包括横导梁、吊梁天车、纵移台车等）提取构件：P1=15.5+87t，P2= 22.5t（3）前、后主支撑总成：P3=P3=10t（4）前、后副支撑: Q1=Q2=1.5t（5）架桥机整机自重：Q=120t1.4.2施工验算（1）抗倾覆稳定性的验算计算简图1#纵移桁吊移至架桥机悬臂端，2#纵移桁移至架桥机尾部作为配重取B点为研究对象,去掉支座 C,以支反力 RC 代替(由力矩平衡方程):G*12.2+P2*35+P3*31.86 =P1*9.7+ RC*31.86RC=（11*50*

5、12.2+225*35+100*31.86-1025*9.7）/31.86=246KNRC 远大于零,故是安全的。悬臂端弯距：M1 = 1.2*1.05*P1*L （1.2为动载系数，1.05为风载系数）= 1.2*1.05*1025*9.7=12527.55 kNM 支撑端弯距:M2 =G*12.2+P2*35+P3*31.86=2*11*50*12.2+225*35+100*31.86=480761 kNm抗倾覆安全系数 K=M2/M1=480761/12527.55=381.5 满足规范要求.（2）主桁内力验算a、主桁弯距验算经分析前副支腿A支点处断面所受弯矩最大，其抗弯截面模量 W1=

6、46034074mm3 ，惯性矩I1 =8825724567mm4。=M1/2W1=12527.55*106/(2*46034074)=136Mpa=310 Mpa，安全系数：K=310/136=2.2，满足要求。b、销子抗剪验算（上下销子距离：h=2.395m）销子1（上）所受剪力为： Q1=M1/h=12527.55/（2*2*2.395）=1308KN ，R1=44mm1=Q1/A=1308000/（ R12）=170 Mpa=360Mpa，销子材料为 40Cr（淬火）K=360/170=2.1 满足要求销子2（下）所受剪力为：Q2=12527.55/（2*4*2.395）=654KN，

7、 R2=34mm2=Q2/A=654000/（R22） =180 Mpa=360Mpa，销子材料为 40Cr（淬火）K=360/180=2 满足要求所以满足施工要求。c、悬臂挠度验算:悬臂端在架桥机前移最大时挠度最大。（ I =5632909.4cm4 ）fmax = (1+)+ (4)= (1+)+ (4)=38.2-4.4=33.8mmf=14000/350=40mm （3）D型桁架弯距验算D型梁截面模量 W1=15559.3cm3 ，惯性矩I1 =1585302.59cm4，=210MPa经分析，架桥机取梁且轮箱行至承载梁跨中时，承载梁集中受力为不利工况。集中力P=（550*19.5/3

8、0.5+1025+100）/2=738KNM1=0.25*738*11.7=2158.65 kNM=M1/2W1=2158.65*106/(15559.3*103)=139Mpa=210 Mpa，安全系数：K=210/139=1.5，满足要求。工况二：1#桁吊吊梁行至跨中时（1） 横导梁受力验算 （2）纵导梁受力验算工况二示意图1.4.3施工中的荷载情况（1）1#桁吊的天车及吊具中梁为：3.5+2+0.5=6t，轨道梁：87t（2）1#桁吊吊梁时，构件和天车总重量为P1=87+6=93t（3）横导梁自重q=2.5kN/m1.4.4施工验算（1）横导梁受力验算（见图二）图二当天车在横导梁跨中时，

9、弯矩最大。荷载87+6=93t，考虑动载及风载系数，P1=93*1.2*1.05=117.18t （动载系数1.2，风载系数1.05）M横导梁=0.25*P*L=0.25*1171.8*13.2=3866.94kNM 横导梁由箱型拼焊而成，其组合截面抗弯模量 W=15559.3cm3 ，惯性矩I=1585302.59cm4，则横梁截面应力=3866940000/2*15559300=124.4 MPa= 210 Mpa , 安全系数 n=1.6故横导梁满足施工要求。（2）纵导梁受力验算a、受力模型如下:图三1#桁吊吊轨道梁行至跨中时，对纵导梁的载荷(含纵移台车总成、天车总成、吊具、钢丝绳、构件

10、) 87+2+7.5+2+0.5+3.5=102.5t考虑动载及风载系数，P1=102.5*1.2*1.05=129.15t （动载系数1.2，风载系数1.05）单边纵导梁的抗弯截面模量 Wx=37599.2cm3，惯性矩Ix =5632909.2cm4。求得：RB =1163.7kN ,RC =1186.3kN ，跨中最大弯矩:M中 =0.25*1291.5*30=9683.25 kNM=M中 /W1 =9686.25*106/（2*37599.2*103）（双导梁）=129 MPa=210MPa，安全系数 n=1.6,即三角桁架抗弯强度满足施工要求。b、刚度验算纵导梁桁架的最大变形为：fm

11、ax =+=+=30.7f静刚度 =L/350=85mm所以架桥机跨中静刚度满足要求。1.5 提升（降）机构滑轮组验算（1）计算载荷：最重构件及吊具、钢丝绳荷载P=87+1+0.5=88.5t（2）滑轮组出头拉力：构件提升（降）机构采用“7*8”滑轮组，工作绳数n=16条、滑轮组采用28*6*37+1钢丝绳，经计算，效率=0.86。见起重机设计手册（3-1-3），P223。则钢丝绳自由端静拉力S：S=QJ静/（*m）=88.5/（0.86*16）=6.4t，选择1台8吨慢速卷扬机（满足要求）28*6*37+1钢丝绳抗拉强度为1668MPa，破断拉力P破=41.083t，安全系数k=6，P允=6

12、.847tS=6.4t （满足要求）第一章 码头架桥机非工作状态下安全验算1.1验算取值a.架桥机结构自重，由架桥机图纸资料：Q1=120t=1200kN。b.风荷载值： 风载荷标准值计算，计算公式：k=zsz0 其中，k 风载荷标准值（kN/m2） z- 高度z处的风振系数，根据架桥机情况，z取1.6； z-风压高度变化系数，根据实际及规范，取1.13； 0 -基本风压（KN/），按10级风，0=0.5 KN/； S -架桥机迎风面积。1.2桥机非工作状态下抗倾覆计算（1）架桥机沿轨道方向抗倾覆计算（如图所示） 架桥机沿轨道方向受力情况 计算简图 桥机沿轨道方向风荷载，迎风面积S=2.7*5

13、0*0.4=54m2F风=z*z*0*S=1.6*1.13*0.5*54=48.816kN架桥机沿轨道方向倾覆力矩M倾=F风*H=48.816*8=390.528 kNm架桥机沿轨道方向稳定力矩 M稳=G*L=1200*6.6=7920 kNm 稳定系数：K取1.5 M稳/M倾 =7920/390.528=201.5，符合使用要求。（2） 架桥机垂直轨道方向抗倾覆计算由于架桥机垂直轨道方向跨径为30.6m，安全系数较大，不予计算上验算结果：架桥机在10级大风下，不会发生倾覆。第二章 码头架桥机支撑点受最大荷载计算1.1验算取值小车起升速度：0.5m/min 小车运行速度：2.3m/min台车运

14、行速度：3.1m/min 大车运行速度：3.1m/min1.2工况分析经分析，有2种工况下横梁承受荷载较大。工况一：架桥机提升预制轨道梁（最重构件）往跨中移动时，构件荷载集中在架桥机前部，仅考虑运行时的冲击系数；工况一示意图工况二：架桥机吊取轨道梁（最重构件）行至跨中时，整机行走至待安装跨时，仅考虑行走时的冲击系数；工况二示意图1.3计算参数（1）计算荷载架桥机各组件重量表序号名称单重（t）件数总重（t）1纵导梁27.52552横导梁3.7527.56.75213.53前主支撑腿101104后主支撑腿101105前副支腿1.511.56后副支腿1.511.57关门1228电器及液压系统1229

15、纵移台车22410吊梁天车3.52711快速天车0.52112吊具22413钢丝绳0.521总计120（2）荷载系数：冲击系数：k1=1.2（(GB3811-2008起重机设计规范P13)动载系数:k2=1.1 (GB3811-2008起重机设计规范P11)偏载系数：k3=1.05 （经验取值）1.4风荷载计算计算公式：F风=zz0S其中，z - 高度z处的风振系数，根据架桥机情况，z取1.6； z - 风压高度变化系数，根据实际及规范，取1.13； 0 - 基本风压（N/m2），见风压参数对照表 S - 架桥机迎风面积，由设计图纸可知，架桥机纵导梁由5节A型梁拼接而成，横导梁由2节D型梁拼接

16、而成，且架桥机正面主要迎风面为纵导梁纵向截面，侧面主要迎风面为横导梁纵向截面。架桥机正面迎风面积：S1=2.72*5*10*0.4=54.4m2； 风载荷计算F= zz0S1 =1.6*1.13*267.8*54.4= 2.63t1.5工况一支撑点最大荷载计算计算简图风荷载对a的影响：F风*H=f风*0.5h得f风=2.63*8*212=3.5t断面计算A点载荷：PA=1.2*（15.5+87）+55*19.630.6+13.5=171.7tPB=55*1130.6+22.5+13.5=55.8tx-x截面计算a点载荷：Pa=Pb=1.05*0.5*171.7+3.5+2.5=96.14t1.

17、6工况二支撑点最大荷载计算计算简图风荷载对a的影响：F风*H=f风*0.5h得f风=2.63*8*212=3.5t断面计算B点载荷：PB=1.2*（15.5+87+55*11/30.6+13.5+22.5）=190.0tPB=55*19.6/30.6+15.5+13.5=64.3tx-x截面计算a点载荷：Pa=1012*190+3.5+2.5=164.4tPb=31.6+3.5+2.5=37.6支撑点布置第三章 运梁车轮压计算说明：引桥空心板梁陆上运输采用 *公司SH120型运梁车运输，1车装2件空心板梁。 运梁车工况图 1.1计算载荷：1）轨道运梁车自重：Q=12t 其中，主车自重：Q1=8

18、t，副车自重：Q2=4t2）预制空心板梁理论最重：40t1.2 载荷系数考虑冲击系数：1.2考虑不均匀系数：1.051.3主车最大轮压计算：运梁车受力简图1)运梁车拉梁时，主车连接桥受力A点计算： 根据力矩平衡方程，对C点取矩: PA*L=P*l式中： PA - 主车连接桥承受载荷； L - 主梁前桥与后桥间距； P - 1/2构件载荷； l- 承载托盘到前桥间距；则PA = P*l / L = 40*2.255/2.98 = 30.27t2)主车连接桥承受自重： P自=2*Q1/3=5.33t3）主车单个轮压计算：后桥轮轴承受构件和主车自重载荷相同，左右排轮子承受载荷也相同，所以主车后桥单轮

19、承受载荷计算如下：P主=1.2*1.05（PA+P自）/4=1.2*1.05*（30.27+5.33）/4=11.214t4）副车单个轮压计算副车为双桥结构，前后桥轮轴承受构件载荷及自重载荷相同，左右排轮子承受载荷也相同，所以副车单轮承受载荷计算如下：P副=1.2*1.05（Q2+40）/4=1.2*1.05*（4+40）/4=13.86t5）最大轮压计算运梁车单个轮子接触桥面面积A=0.276*0.411=0.113436m2=113436mm2运梁车单各轮子最大载荷P=13.86/2=6.93t=69300N因此，运梁车重载时，单个轮对桥面的应力=69300/113436=0.61Mpa第

20、四章 公路架桥机过跨时抗倾覆计算1.1 施工工况分析：公路架桥机吊装完一孔空心板梁后，前移至悬臂最大时为最不利状态，须对整机抗倾覆稳定性进行验算1.2主体结构验算参数取值 a.三角主梁自重（包括轨道）：0.25t/m b.平车总成：4t/台 c.天车总成：3.5t/台 d.验算载荷（预制空心板梁）：38t（最重梁计算） e. 风载系数：1.05 运行冲击系数：1.2 结构倾覆稳定安全系数：1.5f.材料：三角导梁主梁采用16Mn钢材公路架桥机各组件重量表序号名称单重（t）件数总重（t）1纵导梁102202平车总成4283天车总成3.5274吊具0.5215前支腿5.515.56中支腿5.515

21、.57电器及液压系统1228钢丝绳0.521总计501.3载荷组合 a.2台平车P1=P2=7.5tb.前支腿总成P3=5.5tc.纵导梁自重G=2*4*2.5=20td配重P配=19t1.4抗倾覆计算 计算简图过跨时架桥机前端悬臂,过跨之前应将2台平车总成移至架桥机尾部，且1#平车总成吊住梁板作为配重，设计过程中以空心板梁一半重量计算P配=19t):取 A点为研究对象,去掉支座 C,以支反力 RC 代替(由力矩平衡方程):注:配重1#天车位于 C点上;G*1+P3*21+RC*13=（P1+19）*13+P2*15.5RC=(7.5+19) *13+7.5*15.5-20*1-5.5*2113=25tRC 远大于零,故是安全的。悬臂端弯距：M1 = G*1+P3*21 = 20*1+5.5*21=135.5 tM 支撑端弯距:M2 =（P1+19）*13+P2*15.5=(7.5+19) *13+7.5*15.5=460.75 tm抗倾覆安全系数 K=M2/M1=460.75/135.5=3.41.5 满足要求。