1、一、設計規范及參考文獻重機設計規范(GB3811-83)GBJ17-88)041-89)JTJ021-89)GFJT-40/300拆裝式架橋機設計計算書30米箱梁100噸計。.架橋機設計荷載.垂直荷載梁重:Q1=100t單個天車重：Q2=20t（含卷揚機、天車重、天車橫梁重）主梁、桁架及橋面系均部荷載：q=mrix=m前支腿總重:Q3=4t中支腿總重：Q4=2t1 號承重梁總重：Q5=34t2 號承重梁總重：Q6=34t2#號橫梁Q7=12t梁增重系數取：活載沖擊系數取：不均勻系數取：（二）水平荷載1. 風荷載a. 設計取工作狀態最大風力，風壓為7級風的最大風壓：2q1=19kg/mb. 非工

2、作計算狀態風壓，設計為11級的最大風壓;2q2=66kg/m（以上數據參照石家莊鐵道學院GFJT-40/300拆裝式架橋機設計計算書）c. 運行慣性力：二三.架橋機傾覆穩定性計算（一）架橋機縱向穩定性計算架橋機縱向穩定性最不利情況出現在架橋機懸臂前行階段，該工況下架橋機的支柱已經翻起，1號天車及2號天車退至架橋機尾部作為配重，計算簡圖見圖1（單位m）:圖中P1=4t（前支柱自重）P2=X22=（導梁后段自重）P3=x30=（導梁前段自重）P5=P4=20t（含卷揚機、天車重、天車橫梁重）P6為風荷載，按11級風的最大風壓下的橫向風荷載，所有迎風面均按實體計算，P6=2CKnqAi=xX66x+

3、x=10053kg=作用在軌面以上5.5m處M抗=X11+20X(11+4+5)+20X(11+5)=傾=4乂30+X15+X=架橋機縱向抗傾覆安全系數n=M抗/M傾=x=><可)(二)架橋機橫向傾覆穩定性計算1 .正常工作狀態下穩定性計算架橋機橫向傾覆穩定性最不利情況發生在架邊梁就位時，最不利位置在1號天車位置，檢算時可偏于安全的將整個架橋機荷載全部簡化到該處，計算簡圖如圖R為架橋機自重(不含起重車)，作用在兩支點中心(其中大車橫梁重6t)P1=(+)X2+12X2+6X2=tR為導梁承受的風荷載，作用點在支點以上3.8m處，導梁迎風面積按實體面積計，導梁形狀系數取。A=(1+n

4、1)(1+取)A其中：刀尸刀2=A=(1+)(1+)X62X=320.15R風荷載P2=CkheA=xx19X=13528kg=P3為天車導梁承受的風荷載，作用點在支點以上5.5m處，迎風面積按實體計算，導梁形狀系數取。P3=2Xxx19Xxx4=124.4kg=P4為架橋機起重小車重量P4=20X2+100X=150tP5為架橋機起重小車及梁體所受的風荷載，作用在支點以上7.2m處，P5=XX19X(3X2X2+2X30)=3042.432kg=t圖2所示A點為傾覆支點，對A點取矩：Mw=PX+RX+P4X+RX=x+x+150x+x=t-mM抗=P*2=x2=m架橋機工作條件橫向抗傾覆安全

5、系數n=M抗/M傾=（149X）=><可）2 .非工作條件下穩定性計算架橋機懸臂前行時自重荷載全部由車體承擔，在橫向風荷載作用下，其穩定性見圖3。與圖2相比，架橋機在提的梁為傾覆作用時，架橋機有N4勺橫向抗傾系數，而圖3中已經沒有提梁，故此不用計算而得出結論它的抗傾系數滿足要求。結論：架橋機穩定性符合規范要求四.結構分析（一）、荷載取值：桁架及橋面系均部荷載節X=節（單邊），荷載（100+20X2）X=o其余荷載取值見刖。縱向走行火車輪距為2m，當天車居于大車橫梁跨中時，單片空載輪壓集中力為（20+6）/4=,負荷輪壓集中力為（6+168）/4=,架邊梁時輪壓集中力為（重邊）：6/

6、4+168/2=,（輕邊）6/4=.吊梁小車輪壓集中力168/4=42t（輪距1.6m）。（二）、分析計算：根據以上荷載值，按桁架進行分析，計算過程由有限元分析程序SAP93來完成。工況取:（1）架橋機前移，（2）1號火車提梁，（3）2號火車提梁，（4）1號火車至跨中、中梁就位，（6）邊梁就位6種工況進行計算，計算得前懸臂端最大撓度852.6mm考慮到桁架空多，加的系數，x=937.86mm待架孔導梁E中最大撓度71mm考慮到桁架空多，加的系數，71x=78mm大車橫梁跨中最大撓度？28mm導梁結構圖見圖4各桿件在工況1,5,6的桿件內力見附加圖各工況的軸重見圖5桿見最大內力匯總表名稱計算最大

7、內力（T）允許內力（T）備注上弦桿+272工況1B附近下弦桿266工況1B附近立桿工況6c附近斜桿工況6c附近注：受拉為+,受壓為-6種工況各支點最大反力（單邊）如下：（單位：噸）一、一一支點工況ABC工況10工況2工況3工況4工況5工況6重邊輕邊五.架橋機1號、2號車橫梁檢算架橋機1號、2號車橫梁設計采用16Mnffl,頂板厚度為12mm底板厚度為12mm圖6用160X168X兩根工字鋼做支撐，截面形式如圖6。截面特性如下：查工字鋼表有S=146.45cm,I=68512.5cm42A=x2X100+12X406X2=3903mmI=X104X2+12X406X(560+6)2X2=3m計算

8、圖示如下圖7（單位m）：架橋機在吊邊梁對位時由導梁傳到橫梁的最大壓力為1. 應力計算兩導梁中心距L=5.1m懸臂長度L=1m最大集中荷載P=橫梁支點彎矩：M=x1=m則翼緣板應力：腹板最大應力：局部壓應力L=22X4+（12+25）X2=162mm換算應力：2. （1）整體穩定性b0=253.5mmh/b0=584/=<6l/b0=11600/=65故不必計算其整體穩定性（見鋼結構設計手冊P28）。（2）局部穩定性計算翼緣板局部穩定b0/t=12=<b0/t=33<可b/t=12=<b/t=可腹板局部穩定：不需設加勁板。為安全起見，在直接受力處加了厚10mm勺內加勁肋和

9、厚16mm勺外加勁肋，同時，其他位置布置間距為1m的，厚10mm勺內加勁肋。由于焊縫按一級焊縫質量驗收，其強度與鋼板相同，故在此不檢算而其強度認為其強度足夠。經計算聯結處強度滿足要求。六.架橋機0號立柱橫梁計算1.設計說明和基本依據架橋機前支柱由支柱橫梁和立柱組成，立柱共計4根，在工作狀態下，僅考慮外側2根立柱承受豎向荷載，內側2根只起橫向穩定作用。前支腿最大荷載發生在架橋機吊梁就位時，端構架豎桿內力為(由電算分析)，此時由導梁傳向橫梁的荷載為P=.2.立柱橫梁承載力檢算(1)應力檢算支柱橫梁采用箱形斷面，如圖8。設計采用16乂麻風板，頂板和底板厚度為14mm,中工腹板厚10mm特性如下:I=

10、XXX/12=0.000664m4導梁支點懸出立柱中心位置0.85m,則翼緣應力:My60.4690.23216025t/m209.56MPa210MPa可I0.000664腹板剪應力:局部壓應力lz=(120X2+10)X2+2X14=528mm換算應力:232d209.562363.582236.7MPa1.1司230MPa可焊縫強度與鋼板等強，可不必進行計算。3. （1）整體穩定性b0=200-10-10=180h/b0=460/180=<6l/b0=11600/180=<65故可不必進行整體穩定性驗算（見鋼結構設計手冊P28）。（2）局部穩定性計算翼緣板局部穩定：b0/t=

11、180/14=<b0/t=33（可）b/t=90/14=<b/t=（可）腹板局部穩定故不需設加勁板，為安全起見，在直接受力處加了厚10mm勺內加勁肋和厚16mm勺外加勁肋，同時，其他位置布置間距為1m的，厚10mm勺內加勁肋。由于焊縫按一級焊縫質量驗收，具強度與鋼板相同，故在此不檢算而其強度認為其強度足夠。經計算聯結處強度滿足要求。七、1號車橫梁及0號柱橫梁撓度計算由于橫梁剛性較大，可不計自重產生的撓度計算圖示如下圖10：P1P2-LM1. 1號車橫梁撓度計算：8m=1ml=5.1mEI=x10當Pi=P2=入=m/l=1/=fc fdPm2l6EI(3 2 )71.93 10 4

12、 12 9.6 (3 2 0.1042)6 8.98 1084.11 103 m 當 P1=B二時，可以把C點的P1分解開，P1=Pf+P2有P1'=fd=mx0b=ix=x10-3mfc=+=4.272mmfd=+=2.957mm有懸臂撓引起的導梁上口軌距變化最大d計算如下1=d1/+.245)d1=10.656mm1=d2/+.245)d2=7.38mm故d=d1+d2=+=18.03mm2. 0號車橫梁撓度計算：m=0.65ml=10.3mEI=義108當Pi=P2=入=m/l=Pm2l44.891040.65210.3(320.0631),d6EI61.328108當P1=P2

13、=時，7.66103m可以把C點的P1分解開，P1=Pf+P2有P1'=fd=m義9b=065X=0.00286mfc=+=9.279mmfd=+=6.041mm有懸臂撓引起的導梁上口軌距變化最大d計算如下1=d1/+.245)d1=23.19mm1=d2/+.245)d2=35.62mm故d=d1+d2=58.81mm綜上計算，大車咬合總間距為58.81mm,（100-70）X2=60mmT八.150型分配梁：（1號車處）截面形式如上圖11:（單位mrmI 亞 02 02截面特性：2A=xX2+2XX=0.03552m跨中集中荷載P=+764/1000=t最大彎矩：M包94.5141

14、.535.443tm44支點反力：R=2=t彎曲應力:My35.4431040.26471.4610Pa71.46MPa210MPaI9.9210腹板最大剪應力：4_ 633.94 10四局部壓應力QS47.25710(0.60.020.19)max4I9.921020.01633.94MPa140MPalz=600+2X20=640mm換算應力：V232V71.46233.94292.53MPa1.1231MPa可九、0號柱承載力檢算立柱采用219mm£縫鋼管，壁厚12mm（內管192mm壁厚13mm,一側立柱由兩根組成，中間用60X5mnffi管作為連接1 .若按兩根鋼管同受力，

15、其截面形式如右圖12所示，其失1I方向為繞y軸失穩（加'為以內鋼管為準）。圖12截面特性：按一端固結，一端錢接計算圖13長細比ul_ 0.7 3.6 34.4 150ry 0.0733長細比 ' ul_ 0.7 3.6 39.71 150 ry0.06345由長細比，可按a類構件查表（鋼結構設計手冊594頁），取安全系數n=2,得應力 折減系數分別為=,二應力2 71.14 1040.9538 0.015695.6MPa210MPa可、.N271.1410_應力'-103.047MPa210MPa可A0.941870.01462 .只考慮外側單根受力，內側一根作為一種約

16、束，則應力：（圖見13）按一端固結，一端錢接計算長細比比0.73.639.7150ry0.0635由長細比，可按a類構件查表（鋼結構設計手冊594頁），取安全系數n=2,得應力折減系數分別為=應力N27114104N2/i.i4iu206.93MPa210MPa可A0.94190.0073十、起吊系統檢算1.起升系統檢算起開卷樣機5t,8輪100t滑車組，24.5mmffi絲純走16。起升荷載Q=（實際凈吊重為40t）,滑車組效率：e1(1n)0.96(10.9616)0.7216(10.96)所需牽引力：P572一.-4.965t5t可)nE160.72選用公稱抗拉強度為1700MPa的鋼絲

17、純，查表得其破段拉應力為，考慮鋼絲間受力不均和內力的存在，按折減。安全系數n=x6X=6可2.吊兩千斤純驗算選用6X37絲小36.5mm,10股公稱抗拉強度為1700MPOI勺鋼絲純，查表得其破段拉應力為，考慮鋼絲間受力不均和內力的存在，按折減。安全系數n=x10x=>10可.架橋機導梁整體穩定性計算導梁的整體穩定性計算可近似為一實體鋼梁。導梁在0號支柱、1號腿2號腿處有橫向支撐或橫向聯結，故不必在此處檢算導梁縱體穩定T1 .導梁跨中主弦桿截面形式見下圖14:(單位：cmj)A=()X8=656cm2Ix=656X1002=6560000cm4Iy=656X502=1640000cr23

18、Wx=Ix/y=5660000/(100+=58311.11cmWy=|y/x=1640000/(50+=26240cm3入x=lo/rx=3200/100=32入y=lo/ry=32OO/5O=64查表Q235（b類構件）得：小x=,人二豎向荷載在跨中產生的最大彎矩：W=19kg/m2)Mx=RX16-qX162/2=乂16X乂162/2=m橫向風力產生在導梁跨中最大彎矩：按7級風壓檢算W=K1KK3KW=1Xxxx19=9.12kg/m計算原理：Mx,My繞強軸和弱軸作用的最大彎矩.Wx,Wy按受壓邊緣確定的強軸和弱軸的抵抗矩繞強軸彎曲所確定的整體穩定系數f允許抗壓強度值橫向風力作用在導梁

19、上引起的跨中彎矩，這里近似按簡支梁計算導梁跨中風力彎矩My=2XX(3(322/8)X10-3=m一_4_4MxMy565.7610610107.35MPaf170MPa2.當架xWxyWy0.92958311.110.78626240橋機前行時，B點截面及截面特性同上有：Wx=58311.11cmWy=26240cm小x=,小y=豎向最大彎矩Mx=ql2/2=X322/2+32X=橫向最大彎矩(取7級風壓)My=ql2/2=2X10-3XXX322/2二十二.導梁天車走道梁計算考慮導梁上弦桿杰問不能承受輪壓集中荷載，故鋼枕(16b工字鋼，(r=215MPa,W=141cm間距取1.0m,均置

20、于節點上，鋼軌采用P50,允許彎應力(r=400MPa,W=287.2cml網軌受彎按按簡支梁計算，最大輪壓為P=,行走輪壓1.鋼軌Mna=pl/4=1XX4=t'm(T=X104/=<(r=400滿足規范要求。2 .工字鋼行走時：M=pl/4=1XX4=t'm(r=X104/141=<(t=215X=<1米一根工字鋼不能少。3 .架梁時由于輪壓增加，在架梁時輪下工字鋼按0.5米一根放置十三.吊梁天車橫梁計算(一)受力計算架橋機火車橫梁設計采用16Mn鋼，頂板厚度為20mm底板厚度為20mn0面形式如圖15。截面特性如下:A=20X2X460+16X(800-

21、40)=30560mm2I=20X460X4002X2=X10-3m4架橋機在架梁全過程中彎矩最大為活載在跨中,應力計算橫梁支點彎矩：M=<2X4=m則翼緣板應力:腹板最大應力:局部壓應力lz=460+20X2=500mm換算應力：(二).大車橫梁穩定性計算圖171.橫梁整體穩定性計算見圖17(1) .慣性力產生的傾覆力矩P=QV/gtQ為自重，V為行車速度，V=3.0m/ming為重力加速度,取10m/S2,t為剎車時間，t=2s小車產生的慣性力矩Q=10th1=1.85m1031.85102600.04625tm橫梁慣性力矩Q2=h2=1.1m6.431.1M慣2二0.0176tm1

22、0260混凝土梁體產生的慣性力矩q=80x=88th3=3.05m8833.05M慣3=0.671tm10260乂慣=M慣i+M慣2+M慣3=?m(2) .風力產生的傾覆力矩按7級風力計算，q=19kg/m2=n2,迎風面積均按實體計算P風=2CKnqAi,c=,K=小車風力產生的力矩Pi=xXX2X2=M=X=橫梁風力產生的力矩P2=XXXX=M=X=混凝土縱向風力產生的力矩R=XXXX=M=x=Mm=Mi+M2+M3=M傾=M風+M慣=(3) .梁體自重產生的抗傾覆力矩小車自重：g10t,橫梁自重：W=混凝土自重：W=80X=88t抗傾覆力矩為(d=1.0m,輪間距為2.0m)W=W1+W

23、+V3/2=10+88/2=則M穩=X=(4) .抗傾覆安全系數n=M穩/M傾=可因此，橫梁整體滿足穩定性要求。2,橫梁單個穩定性計算見圖15和16由于工字鋼兩端有連接，計算長細比時按0.46米，外加的系數以考慮工字鋼兩端有連接X=<20可一.1#,2硼梁連接處計算1 .討論最大受力當P1=P2=t時Ma=Qa=0當P1=tP2=t時有R=tRy=tMA=Qa=t(偏安全)有MAma=假定Qma=t2.構造要求：2x=<200mm可x=<140mm可3x=<304mm可3.銷子受彎：(+32+40)X2=173<5X90=450mm可以不考慮銷子受彎而認為強度滿足

24、要求4.MmaXF口共同作用計算簡右(圖中銷小90mm中為304mm:有Qma=t則Qma>B勺圖見子為心距MAma=T=MmaX=tQ=Qma/2=2=t銷子的面積S=xx902=6361.7mm24(1) T的作用下：t=T/S=x10/=MPa<500MPa(2) Q的作用下：q=Q/S=x104/=MPA<500MPa(3)合力的作用3c2371.932347962381.10MPa1.1550MPa(1) .從上圖中(1)的位置破壞(架為內側的鋼板):S=200X(+32)X2=18600mrnS'=200X40X2=16000mmt=T/S=x104/1860