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1、140t40m通用架桥机设计计算书 JQ140t-40m型 (三角钢结构) 通用架桥机 设计计算书 设计计算过程简要说明:由于架桥机工作状态时，存在两种危险截面的情况:种为移跨时存在的危险截面；种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行验算和受力分析。 一、 主体结构验算参数取值 1、三角主梁自重：t/m 2、平车：t/台 3、卷扬机：t/台 4、验算载荷：140t 5、起重安全系数：1.05 运行冲击系数：1.15 结构倾覆稳定安全系数：1.5 6、基本假定 主梁现场拼装时重心最大偏差：e=0.1m 架桥机纵向移动时吊装T梁钢丝绳倾角：=2 二、 总体布置说明： 1、导梁中心距：
2、6.2m 2、导梁全长：72m，前支点至中支点的距离为43m； 3、架桥机导梁断面：3.02m1.35m，总宽6.9m； 4、吊装系统采用：2台天车(含卷扬机、滑轮组)，2台横梁纵移平车；5、行走系统采用：前部、中部四台平车带动导梁横移。 三、 结构验算 1、 施工工况分析： 1 工况一：架桥机完成拼装或一孔T梁吊装后，前移至前支点位置时，悬臂最长，处于最不利情况，需验算 算主要内容： 、抗倾覆稳定性验算； 、支撑反力的验算； 、桁架内力验算； 、悬臂挠度验算； 工况二、架桥机吊梁时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容： 天车横梁验算； 支点反力的验算； 桁架内力验算； 工况三、架桥机吊边梁就
3、位时的验算 前支腿强度及稳定性验算 前、中部横梁强度验算 2、 基本验算 21工况一、 架桥机拼装完或吊装完一孔T梁后，前移至悬臂最大时为最不利状态，验算内容：抗倾覆稳定性的验算；悬臂时刚度的验算支点反力的验算主桁内力的计算 221施工中的荷载情况 主桁梁重：q1=11kN/m 天车横梁总成自重P2=12t (3)前部平车总成：P1=7.5t(含单幅横轨) 2 (4)尾部平车总成：Q1=1.5t (5)尾部连接架: Q2=1t 前部连接架：Q3=1t 前部临时支撑:Q4=1.5t 223施工验算 抗倾覆稳定性的验算 G配+Q1+Q2 P2 P3 q=11 Q3+Q4 A 29m 43m 由于移
4、跨时架桥机前端悬臂,此时为了生产安全,移跨之前应对架桥机尾部适当的配重,设计过程中以25t计算: 取B点为研究对象,去掉支座A,以支反力RB代替(由力矩平衡方程): 注:配重天车位于A 点横梁之上; 悬臂端弯距：M1=1/2114322543=11244.5kN.m 支撑端弯距:M2=1/2q1292(250+1202+15)24.5+ Q229 =17288kN.m 抗倾覆安全系数K=M2/M1=22188/13394.5=1.531.5满足规范要求. 支点反力的计算(采用计算模式图示) 当架桥机导梁最前端前部平车总成与盖梁垂直时,悬臂最长,中支点受力最大.这里按连续梁计算各支点反力,具体结
5、果如下:RA=308.75kN RB=250+2120+75+1172+10-308.75=1058.25kN 主桁内力验算 a、 主桁弯距验算 3 中支点处断面所受弯矩最大：三角桁架截面如图所示 其抗弯截面模量 W1=24II25b+4IA板1 +IA板2+(4AI25b+425.61+37)2/ =99729.8cm3 其惯性矩I1=W1=13463524.7cm4 其中H=2.7m，II25b=5280cm4，AI25b=53.541cm2 =M1/W1=134.3Mpa=157Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求。 P2 P2=120kN q1=11kN/m P1=85kN Q2 L
6、1=4.5 RA B 43m RC L=67.5m b、 销子抗剪验算 销子1所受剪力为Q1=13394.5/42.7=1240.23KN 1=Q1/A=1240.23/R2=195 Mpa=300Mpa，销子材料为40Cr 销子2所受剪力为Q2=13394.5/82.7=620.165KN 2=Q2/A=620.165/R2=186.9 Mpa=300Mpa，销子材料为40Cr 所以满足施工要求。 c、 桁架各杆件的内力验算： 中部支座反力RB =1090.25KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为 4 F1=1058.25/4sin77.5sin73.8=209.72KN， 由于斜
7、腹杆为短压杆,无需验算其稳定性,只需验算其拉压应力： 1= F1/2 A12=102.16Mpa=157Mpa， 中部特制双主梁单片桁架其上下弦杆受力为F2= M1/2H=248.046t, 截面为两根I25b工字钢加贴10钢板，其面积A=173.208cm2 3= F2/2 A=143.2Mpa=157Mpa，满足施工要求。 (4)悬臂挠度验算: 悬臂端在架桥机前移最大时挠度最大，挠度等于弹性及非弹性挠度之和。 a:弹性挠度计算 fmax=f1+f2f1=-P1L3/(3EI1)=-75kN433m3/(3EI1);f2=-q1l4/(8EI1)= -11KN/m434m4/8EI1 得fm
8、ax=-75kN433m3/(3EI1) 11kN/m434m4/8EI1 =-75kN433m3/(3206109N/m213463524.7m410-8)- 11KN/m434m4/(8206109N/m213463524.7m410-8) =-0.241m b：非弹性挠度计算 销子与销孔理论间隙为0.5mm，考虑到材料使用时间较长，以及桁架的变形，实际取1mm来计算非弹性挠度。 F非=0.1N(N+1)=2cm 即悬臂挠度：f=f非+f弹=24.1+2=26.1cm 悬臂端翘起高度取0.35米为一合理值，能够满足架桥机的前移就位。 22工况二 架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利
9、状态，验算内容： 5 天车横梁受力验算 支点反力验算 主桁内力验算 221施工中的荷载情况 主桁梁重：q1=11kN/m 天车横梁总成自重 P2=12t T梁重：P4=140t 222施工中荷载组合分析 此工况中风荷载对结构本身作用不大，所以这里不考虑风荷载的影响。 223施工验算 天车横梁受力验算 当荷载作用于横梁跨中时，弯矩最大； 荷载P=P4/4+P3/2=140/4+5/2=37.5t 横梁及轨道自重q=0.24t/m，则 M横梁=P1.35q62/8=51.7tm 横梁由箱型梁焊接而成，其组合截面抗弯模量 W=(0.380.53-0.360.4683)/60.5=3.53310-3m
10、3，则横梁截面应力 =51.7/3.533=146.3Mpa157 Mpa 故，横梁满足施工要求。 支点反力的计算 当架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，中支点受力最大， 6 由于此时支座A,B前端又多了一个支座C,变成了一次静不定结构,如果采用力学平衡无法求解,因此用变形叠加求解: 72m L1=24.5m L2=43m a1=7.5m P=77t A RA 17m B RB C RC RA=1/L1PL12-(PL13+PL23)/8(L1+L2) RB=(PL1+PL2)-(RA+RC) RC=1/L2P1L22/2-PL13+PL23/8(L1+L2) 求得：RB=152
11、.1t ，RC=34.3t，RA=46.8t 其最大弯矩Mmax=q1L13+q1L23/8(L1+L2)+Pa1/L1+ Pa2/L2/2=960tm =Mmax/W1=96.26Mpa=140Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求 d、 销子抗剪验算 销子1所受剪力为Q1=9600/42.7=888.89KN 1=Q1/A=888.89/R2=139.7 Mpa=300Mpa，销子材料为40Cr 销子2所受剪力为Q2=9600/82.7=444.44KN 2=Q2/A=444.44/R2=134Mpa=300Mpa，销子材料为40Cr 所以满足施工要求。 e、 桁架各杆件的内力验算： 中部
12、支座反力RB =1521KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为 F1=1521/4sin77.5sin73.8=405.6KN， 7 由于斜腹杆为短压杆,无需验算其稳定性,只需验算其拉压应力： 1= F1/2 A12=127Mpa=157Mpa 中部特制单片桁架其上下弦杆受力为F2= M1/2H=1777.78t, 截面为两根I25b工字钢加贴10钢板，其面积A=173.208cm2 3= F2/2 A=102.64Mpa=157Mpa，满足施工要求。 工况三： 架桥机吊边梁就位时的验算，此时A支点零空，验算内容：前支腿强度及稳定性验算，前、中部横梁强度验算，当前天车主梁至前部平车总成
13、1.5m处时，前部横梁、支腿受力为最大。 求支反力RC: 取支座B点为研究对象,由力矩平衡: RC43+ Q124.5+ q292/2=P41.5+ P3.5+ q432/2 求得RC=85.46t，RB=149.24t Q2 P5 P5 q=1.1t/m C A RA 24.5m B RB 38m 1.5m RC 29m 43m a、桁架各杆件的内力验算： 中部支座反力RB =1492.4KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为 F1=1492.4/4sin77.5sin73.8=398KN， 由于斜腹杆为短压杆,无需验算其稳定性,只需验算其拉压应力： 8 1= F1/2 A12=12
14、4.67Mpa=157Mpa， 由于此时最大弯矩比前两种工况小的多,所以无须验算其上下弦杆的拉压应力 b、 前支腿受压稳定性及前、中部横梁强度验算 架设边梁就位时，天车横移至单边如下图所示： P=45t 1.8m q=0.24t/m F RF 3.3m D RD 6.2m 8m RD5.4=0.245.92/2+ 354.2-0.240.52/2 求得RD=28t，RF=8.5t 加上横梁立柱和纵移平车的重量得RD1=58t，RF1=19t 中部横梁强度验算：如图所示 RD1 6.2m RF1 R6 6 4.4m 7 R7 P6+ P7= RB，P6- P7= RD1- RF1，求得：P6=
15、94.12t，P7= 55.12t 所以中部横梁悬臂弯矩为M6= P6L=94.120.9=847.08KN.m 中部横梁的抗弯截面模量为： W6=/6H=8.46210-3m3 其中B=650mm，H=600mm，b=626mm，h=560mm； 9 = M6/W6=100.1Mpa=157Mpa，所以中部横梁满足设计要求。 前部横梁强度验算：如图所示 RD1 6.2m RF1 R8 8 4.4m 9 R9 P8+ P9= RC，P8- P9= RD1- RF1，求得：P8= 62.23t，P9= 23.23t 所以前部横梁悬臂弯矩为M8= P8L=62.230.9=560.07KN.m 前
16、部横梁的抗弯截面模量为： W8=/6H=5.4110-3m3 其中B=550mm，H=550mm，b=530mm，h=518mm； = M8/W8=103.52Mpa=157Mpa，所以前部横梁满足设计要求 前支腿强度及稳定性验算： 单根前支腿截面积A=111.1cm2， 则正应力：= P8/A=62.23104/111.110-4 =56 Mpa =157Mpa 以上是按截面受正应力强度条件来验算，下面按压杆受压稳定条件来验算 截面惯性矩I=27136.82cm4，支腿高度L=2米，按两边铰支考虑 i=-1/2=-1/2=15.63cm =2001/15.63=12.8，查稳定系数=0.981， P外界=A=0.981157106111.110-4=171.1t62.23t，所以前支腿能满足施工要求。 10 11
