30m架桥机验算计算书.pdf
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1、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 拆装式架桥机设计计算书 (六)梁体按 30 米箱梁 100 吨计。 二. 架桥机设计荷载 (一) . 垂直荷载 梁重:Q1=100t 天车重: Q2=7.5t (含卷扬机) 吊梁天车横梁重: Q3=7.3t( 含纵向走行 ) 主梁、桁架及桥面系均部荷载:q=1.29t/ 节(单边) 1.291.1=1.42 t/节( 单边) 0 号支腿总重 : Q4=5
2、.6t 1 号承重梁总重: Q5=14.6t 2 号承重梁总重: Q6=14.6t 纵向走行横梁( 1 号车) :Q7=7.5+7.3=14.8t 纵向走行横梁( 2 号车) :Q8=7.5+7.3=14.8t 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: q1=19kg/m 2 b. 非工作计算状态风压,设计为11级的最大风压 ; q2=66kg/m 2 ( 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:=1.1 盖梁 立面图
3、1 平车及卷扬机 2 平车 导梁 1 盖梁 平车 平面图 1 四排每排 7片贝雷 四排每排 12片贝雷 三. 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 图1 P1=5.6t (前支柱自重) P2=1.42(22+8.5)=43.31t (导梁后段自重) P3=1.4232=45.44t (导梁前段自重) P4=14.6t (2#承重横梁自重 ) P5= P6=14.8t (天车、起重小车自重) P7为风荷载,按11
4、 级风的最大风压下的横向风荷载,所有迎风面均按实体 计算, P7=CKnqAi =1.2 1.39 66(0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5) 12.9=10053kg=10.05t 作用在轨面以上 5.58m 处 M抗=43.3115+14.8(22+1.5)+14.827.5+14.6 22=1725.65t.m M倾=5.632+45.4416+10.055.58=962.319t.m 架桥机纵向抗倾覆安全系数 n=M抗/M倾=1725.65/(962.319 1.1)=1.631.3 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
5、荷载全部由车体承担,在横向风荷载作用下, 其稳定性见 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 四. 结构分析 ( 一)荷载取值: 桁架及桥面系均部荷载1.29t/ 节1.1=1.42t/节(单边) ,荷载(100+7.5 2)1.2=138.0t 。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( 7.5+7.3 )/4=3.7t ,负荷轮压集中力为( 7.3+138)/ 4=36.32
6、5t ,架边梁 时轮压集中力为(重边):7.3/4+138/2=70.825t, (轻边)7.3/4=1.825t.吊梁小 车轮压集中力 138/4=34.5t (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SAP 93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 1.1=937.86mm ,待架 孔导梁跨中最大挠度71mm
7、 ,考虑到桁架空多,加1.1 的系数, 711.1=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 起重小车 图3 P1 导梁 大车横梁 天车横梁 各工况的轴重见图5 前行时 1#提梁时 2#提梁时 架中梁时 1#天车行到跨中时 架边梁时(重边) 图5(单位: 杆件最大内力汇总表 名称计算最大内力( T)允许内力( T) 备注 上弦杆+232.79 272 工况 1B附近 下弦杆-228.02 266 工况 1B附近 立杆-90.408 119.0 工况 6C附近 斜杆-57.6 73.6 工况 6C附近 注:受拉为 +,受压
8、为 - 图4 A B C 6种工况各支点最大反力(单边)如下: (单位:吨) 支点 工况A B C 工况 1 2.345 98.73 0 工况 2 67.145 40.429 23.333 工况 3 69.14 74.95 23.14 工况 4 45.457 77.571 40.502 工况 5 26.39 76.89 60.245 工况 6 重边25.86 111.383 95.29 轻边26.93 42.398 25.406 五. 架桥机 1 号、2 号车横梁检算 架桥机 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 16016814.5 两根工
9、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 2,I=68512.5cm4 A=145.452100+124062=3903 mm 2 I=68512.5 10 42+12406 (560+6) 22=4.49-3 m 4 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. P1 图 P2 图6 1. 应力计算 两导梁中心距 L=9.6m 悬臂长度 L=1m,最大集中荷载 P=93.75t 横梁支点弯矩: M=93.751=93.75t m 则翼缘板应力: MPaMPamt I M y 21097.60/6097 00
10、449.0 292.075.932 腹板最大应力: MPaMPamt I QS 14085.19/1985 105.14200449.0 10)6560(40612(75.93 2 3 9 max 局 部 压应力 MPaMPa TwLz F c32039.269 5 .142162 1035.175.93 4 Lz=224+(12+25)2=162mm 换算应力: MPaMPa231 1.10.7085.19397.603 2222 2. (1)整体稳定性 b0=268-14.5=253.5mm h/b0=584/253.5=2.36 l/b0=11600/253.5=45.76 65 故不必
11、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 b0 /t=33 可 b/t=76.75/12=6.4 b /t=12.4 可 腹板局部稳定: 66 345 235 80 235 8062.38 5 .14 560 00 Q ft h t h 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。
12、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。 前支腿最大荷载发生在架桥机吊梁就位时,端构架竖杆内力为36.8t (由电算 分析) ,此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 (1)应力检算 支柱横梁采用箱形断面,如图8。设计采用 16Mn钢板,顶板和底板厚度为 14mm, 腹板厚 10mm 。 计算图示如下图 9: (单位: m ) 截面特性如下: I=0.3800.46 3-(0.38-2 0.01) 0.432 3/
13、12=0.000664m4 导梁支点悬出立柱中心位置0.85 m,则 M=71.140.85=60.469t m 翼缘应力: MPaMPamt I M y 21056.209/16025 000664.0 23.0469.60 2 可 腹板剪应力: MPaMPamt I QS 14058.63/48.6358 10102000664.0 10)7230(38014(14.71 2 3 9 max 局部压应力 MPaMPa TwLz F c32095.90 102528 1035.114.71 4 lz=(1202+10)2+214=528mm 图 P1P2 换算应力: MPaMPa230 1.
14、17.23658.63356.2093 2222 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=180 h/b0=460/180=2.5566 l/b0=11600/180=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: b0/t=180/14=12.86 b 0/t=33 (可) b/t=90/14=6.43b/t=12.4 (可) 腹板局部稳定 66 345 235 802.43 10 28460 0 0 t h t h 故不需设加劲板, 为安全起见, 在直接受力处加了厚
15、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: 1. 1 号车横梁挠度计算: m=1m l=9.6m EI=8.9810 8 当 P1=P2=71.93t =m/l=1/9.6=0.1042 图 P1P2 m EI lmP ffc d 3 8 24 2 1011.4 1098.86 )1042.023(6 .911
16、093.71 )23( 6 当 P1= 93.75t P 2=32.73t 时, 可以把 C点的 P1分解开, P1=P1 +P2有 P1=93.75-32.73=61.02t mffc D 3 8 24 10871.1)1042.023( 1098.86 6.911073.32 m EI lmP fc 3 8 42 10401.2)1042.01( 1098.83 6 .911002.61 )1 ( 3 1 rad EI mlP B001087.0 1098.86 6.911002.61 6 1 8 4 fd=m B=10.001087=1.087 10 -3 m fc=1.871+2.40
17、1=4.272mm fd=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 mm 2.957/1=d2/(2.25+.245) d2=7.38 mm 故 d=d1+d2=10.656+7.38=18.03 mm 2. 0 号车横梁挠度计算: m=0.65m l=10.3m EI=1.32810 8 当 P1=P2=44.89t =m/l=0.65/10.3=0.0631 m EI lmP ffc d 3 8 24 2 1066. 7 10328.16 )0631.023(3.1065.0108
18、9.44 )23( 6 当P1= 71.14t P 2=18.63t 时, 可以把 C点的 P1分解开, P1=P1 +P2有 P1=71.14-18.63=52.51t mffc D 3 8 24 10181.3)0631.023( 10328.16 3.1065.01063.18 fd=m B=0650.0044=0.00286 m fc=3.181+6.098=9.279mm fd=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/(2.25+.245) d1=23.19 mm 9.279/1=d2/(2.25+.245) d2=
19、35.62mm 故 d=d1+d2=58.81mm 综上计算,天车咬合总间距为58.81mm,(100-70) 2=60mm 可 八.150 型分配梁: (1 号车处) 截面形式如上图 11: (单位 mm ) 截面特性: A=0.60.02 2+20.36 0.016=0.03552m 2 442 33 1092.9)19.002.06.0 12 02.06.0 (2 12 36.0016.02 mI 跨中集中荷载 P=93.75+764/1000=94.514 t 最大弯矩:mt pl M443.35 4 5 .1514.94 4 支点反力:R=94.514/2=47.257 t 弯曲应力
20、: MPaMPaPa I My 21046.711046.71 1092.9 2.010443.356 4 4 腹板最大剪应力: MPaMPa pa I QS 14094.33 1094.33 016.021092.9 )19.002. 06 .0(10257.47 6 4 4 max 局部压应力 MPaMPa TwLz F c32030.62 162640 1035.1514.94 4 lz=600+220=640mm 换算应力: MPaMPa231 1 .153.9294.3346.713 2222 可 九. 0 号柱承载力检算 立柱采用 219mm 无缝钢管,壁厚 12mm (内管 19
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- 30 架桥 验算 计算
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