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桥梁构架说明书毕业论文1.2 设计依据主要技术参数：1.2.1 桥架的总体构造箱型梁式桥架结构主要由两根主梁和两根端梁所组成。主梁是由上下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱型截面的实体板梁结构。小车运行的轨道可以铺设在主梁上盖板的正中间（正轨型），也可以设在靠里侧的垂直腹板的上方（偏轨型）或介于上述两者之间的位置（半偏轨型）。因此桥架中两根主梁的间距主要取决于起重小车的轨距。走台的宽度决定于端梁的长度和大车运行机构的平面布置尺寸。走台可以做成等宽的，即外边是平直的；为了减轻结构的自重，也可以将跨度中部的走台宽度缩小，即外边向里凹折的11。桥架端梁的长度主要取决于大车的轮距大小，大车轮距K和桥架跨度L的比值通常取为：K/L=1/71/5,比值过小容易引起桥架运行歪斜和车轮的啃轨;过大则桥架外廓不紧凑。增大了厂房两端起重机不能有效服务的面积。1.2.2 主梁的设计主梁跨度22.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm,翼缘板的厚度为16mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/18 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高度取，腹板的稳定性由横向加劲板和纵向加劲条或者角钢来维持，纵向加劲条的焊接采用连续点焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。1.2.3 端梁的设计端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上、下盖板和两块腹板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁受载后的稳定性12。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用集中传动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。 下面将结合桥式起重机的设计，对箱形梁式桥架结构的计算和绘图的方法作扼要的介绍。2. 箱形梁式桥架结构的构造2. 1 桥架的总体结构 箱形梁式桥架桥架结构主要由两根主梁和两根端梁所组成。主梁是由上、下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。小车运行的轨道可以铺设在主梁上盖板的正中间（正轨型），也可以设在靠里侧的垂直腹板的上方（偏轨型）或介于上述两者之间的位置（半偏轨型）。因此桥架中两根主梁的间距主要取决于起重小车的轨距，而小车的轨距，主要与起升机构的布置有关，往往取决于卷筒的设计长度。桥架的两端梁间的距离决定于桥架的跨度大小13。安装大车运行机构和小车输电滑线用的走台通常是悬臂固定在主梁的外侧。当跨度较大时（L17m），走台也可以做成（除了固定在主梁上外）与端梁和副桁架相连接的方式，此时副桁架兼作栏杆用，它的两端必须固定在端梁上。后一种方式对主梁的承载能力是有利的，但是在设计和制造都带来复杂化，因此，我国目前生产的系列设计中，无论跨度大小一律均采用悬臂方式走台。走台的宽度决定于端梁的长度和大车运行机构的平面布置尺寸。走台也可以做成等宽度的，即外边是平直的；为了减轻结构的自重，也可以将跨度中部的走台宽度缩小，即外边向里凹折的。桥架端梁的长度主要取决于大车的轮距大小。大车轮距K和桥架宽度L的比值通常取为： 比值过小容易引起桥架运行歪斜和车轮啃轨；过大则桥架外廓不紧凑，增大了厂房两端起重机不能有效服务的面积。为了操作和维护的需要，在传动侧走台的下面装有司机室。司机室有敞开式和封闭式两种。一般工作环境的室内使用敞开式司机室，露天或高温等恶劣工作环境中使用封闭司机室，如果在封闭司机室的内壁上加上聚氨酯发泡塑料做的保温层便成为保温司机室，其工作环境温度可以从至。为了改善司机的劳动条件，在我国新设计的桥式起重机中，拟采用坐椅联动控制台，以代替原来各机构的控制器独立配置的方式，并且在司机室的设计中注意到充分扩大司机操作的视野，以保证司机在操作中的舒适性和起重机工作的安全性。司机室大多数安装在桥架的一端，只有少数大跨度的起重机根据需要可设在桥架中央，必要时还可以随小车一起移动，这些主要由使用场所的工艺操作条件来决定。在司机室的上方走台板上要有出舱口，而司机室内安装有通向舱口的直扶梯。舱口的位置与大车运行机构的布置有关14。在新设计的桥式起重机中，很多采用由司机室外侧经斜扶梯通向走台。在走台的舱口盖旁或斜扶梯上端走台入口处的活动栏杆旁，常装设有安全开关。以免当舱口盖板或活动栏杆尚未关好，有人尚站在扶梯上，或有人在起重小车上进行检修的情况下，突然开车时发生危险事故。2.2 箱形主梁的构造和主要尺寸的确定箱形主梁的主要构件是上盖板、下盖板和两块垂直腹板（图2.1）。如果为了减轻自重做成等强度梁，则腹板的下边和下盖板应做成拋物线形（图2.1a），但通常为了制造方便，腹板中部为矩形而两端做成梯形，同时使下盖板两端向上倾斜。这时梯形高度取为（图2.1b、c）： （2.1）一般C等于m。 主梁在跨度中部的高度H（图2.1d），根据起重机桥架刚度的要求和制造的经验，一般按照跨度L的大小取如下值： （2.2）当小跨度时取较大值，大跨度时取较小值（有时甚至取L20），在相同跨度时，大起重量又比小起重量的高度取得大一些。主梁在端梁连接处的高度H0（图2.1）可取： （2.3）当跨度较大而起重量较小时，H0宜取较小值，否则取较大值。两腹板的厚度一般在正轨型箱形主梁中取相等，而在偏轨型箱形主梁中可以不相同。上、下盖板的厚度1也常取同值，但有时上盖板可取得比下盖板稍厚些。这些板厚的取值与起重量有关，设计时可按表2.1推荐的数值选用。 表2.1箱形主梁板厚的荐用值 （mm）起重量 Q（t）5 ，810（12.5）15（16）2030（32）50腹板厚66，8盖板厚18，1010，1212，141622注：表中所列板厚较大值用于跨度较大值。 为了保证桥架具有足够的水平刚度，主梁两腹板内壁的间距b不能太小，一般规定为： （2.4）同时，根据焊接施工条件的需要，这个距离还必须大于350mm。当b值确定后，便可以按下面的关系式定出上、下盖板的宽度B： （手工焊） （自动焊）从充分发挥材料的抗弯能力的角度来看，主梁的腹板应尽量取高些用薄些，而上、下盖板可以用厚些。但是考虑到运输和制造过程的碰撞以及锈蚀的影响，腹板的厚度不应小于6mm。在箱形主梁中腹板的高度与厚度的比值h通常可以达到180240。为了保持腹板的局部稳定性，一般h70时，便需要在主梁腹板内布置一些垂直的横向大加劲板（图2.1d中4）。在靠近端梁处两块加劲板的距离h；而在跨中为,且2.2m。大加劲板的具体位置还应与走台上运行机构的电动机、减速器和传动轴的轴承部件（集中驱动的运行机构才有）等下支撑部件的位置相配合，以免这些部件的悬臂重量使腹板发生局部挠曲变形。 图2.1 箱形主梁的构造简图 1-上盖板；2-下盖板；3-腹板；4-大加劲板；5-小加劲板；6-水平加劲角钢为了使小车的轮压更直接地传到腹板上去，并进一步增加腹板的局部稳定性，在大加劲板之间腹板受压缩区域内，增设一些垂直的小加劲板（图2.1d中5），其高度约为h3.两块小加劲板的间距，可根据上盖板的局部应力和小车轨道的应力条件来决定。当h160时，必须在离上盖板（）h的地方再添设纵向加劲板条（或角钢），以增加腹板受压缩区的局部稳定性，当小加劲板和纵向加劲角钢同时存在时，可以适当减小加劲板的高度，并使纵向加劲角钢焊在小加劲板的下边（图2.1d中6），有时也将纵向加劲角钢焊接在腹板的外边15。腹板的纵向加劲在加工工艺条件许可的情况下可以直接在腹板上冲压出凸筋的方式来替代。2.3 箱形梁式桥架的端梁构造和主要尺寸的确定 箱形梁式桥架的端梁一般也采用箱形的实体板梁式结构。端梁的中部截面也是由上、下盖板和两块垂直腹板所组成。由于运输和安装的需要，通常把端梁制成两个（或三个）分段。在制造厂施工时，都是先把一根主梁和端梁的一个分段焊接在一起形成半个桥架。但是，近年来新设计的桥架中采用四梁结构，即主梁和端梁均制成独立的整体结构，主梁和端梁之间的连接在使用现场实施。这种结构方案要求制造厂具备一定的工艺装备来保证桥架几何尺寸的正确性，并应在制造厂进行予装和检测。这种四梁结构桥架比起一般的半桥架结构更便于运输。无论是半桥架式结构还是四梁式结构，在使用地点安装时一般均采用螺栓连接方式，前者采用普通半光制螺栓连接，后者采用高强度螺栓连接较多。端梁腹板的间距，一般可按车轮两侧轴承箱的位置来决定，亦即使两腹板的中心正好通过车轮轴承箱的中心面（图2.2a）。当起重量Q15t时，为增加支承车轮处的端梁强度，在整块腹板之外，再用电钉（接触点焊）焊上一块小的腹板（图2.2b）。端梁中部截面的高度，主要决定于主梁和端梁的连接情况。端梁头部上盖板的下面要高于车轮的轮缘（20mm）；端梁中部的下盖板也要离开大车轨道面一定的距离50mm，（图2.3），因为在端梁内要安装螺旋千斤顶，作装拆车轮之用，而千斤顶的螺母要伸出下盖板，但不能与轨道磨碰。在端梁两端上盖板上还要安装缓冲器，图2.3中2是弹簧式缓冲器，目前，我国生产的桥式起重机中大都改用橡胶缓冲器，或者性能更好的液压缓冲器。在端梁的两端面处还要安装轨道的排障板。 a-单层腹板的端梁；b-有小支承腹板的端梁；图2.2端梁腹板的配置1-大腹板；2-小腹板；3-电钉 图2.3 端梁上的螺旋千斤顶和缓冲器 1-千斤顶；2-缓冲器要使桥架的强度和刚度足够，在运行时不致因歪斜过大而发生啃轨现象，除了主梁和端梁本身结构合理之外，主梁和端梁的连接方式是否牢固可靠，也是十分重要的16。设计时端梁的盖板和腹板厚度可参考表2.2选用。在端梁和主梁连接处，以及端梁的车轮支承处均应适当配置加劲板，以保证腹板的局部稳定性。为了安装接头的施工需要，设计时应注意开设直径不小于150mm的手孔。表2.2箱形梁式桥架端梁的构件厚度荐用值 （mm）起重量 Q（t）5，810（12.5）15（16）2030（32）50上盖板810121620中部下盖板810121620头部下盖板121620腹板6，883. 桥架结构设计的有关资料3.1 桥架的结构资料桥架结构应根据其工作级别和使用环境温度等条件，按照相关规定来选用钢材。为了保证结构构件的刚度，便于施工和安装，以及运输途中不致损毁等原因，在桥架结构的设计中有最小型钢的使用限制： 如用角钢焊接构件时， 应不小于45455；铆接或螺接时应不小于50505。连接用钢板的厚度应不小于4mm。又如对组合板梁的板材使用，因保证稳定性和防止锈蚀后强度减弱等原因，双腹板的每块厚度不能小于6mm，单腹板的厚度不小于8mm。桥架结构常用钢材的许用应力见表3.1。使用E43和E50型焊条的手工电焊和自动电焊的焊缝许用应力见表3.3；普通螺栓连接的螺栓许用应力见表3.2。 表3.1 结构构件材料的安全系数和许用应力载荷组合类别安全系数拉伸、压缩、弯曲许用应力剪切许用应力端面承压许用应力（磨平顶紧）n=c=1.5n=c=1.5n=c=1.5表3.2 类载荷情况时，普通螺栓连接的许用应力螺栓种类应力种类符号许 用 应 力（N/ cm2）抗拉和抗剪，当螺栓号为承压，当钢结构为Q235钢Q235钢16Mn第1组第2、3组第1组第2组第3组精制螺栓抗拉抗剪承压ly12501300-28500-26000-40500-38000-36000粗制螺栓抗拉抗剪承压ly1250850-19000-17000-27000-25500-24000 表3.3 类载荷情况时，焊缝的许用应力焊缝分类应 力 种 类符号许用应力（N/ cm2） 自动焊、半自动焊和用E43型焊条的手工焊，当结构材料为自动焊、半自动焊和用E50型焊条的手工焊，当结构材料为Q235钢16Mn钢第1组第2、3组第1组第2组第3组对接焊缝抗压y1600014000230002200020500抗拉：1. 当用自动焊时2. 当用半自动焊和手工焊时，焊缝的质量检查为1) 精确方法2) 普通方法l1600014000230002200020500l1600014000230002200020500l1350012000190001800017000抗剪95008500140001300012000角焊缝抗拉抗压抗剪11000110001600016000160003.2 桥架设计的计算载荷及其组合 作用在桥式起重机桥架结构上的载荷有，固定载荷、移动载荷、水平惯性载荷及大车运行歪斜产生的车轮侧向载荷等。现分别介绍如下。3.2.1 固定载荷 固定载荷也就是自重载荷，它可以分为均布载荷和集中载荷两种。对于箱形主梁的受载而言，主梁、轨道、走台和栏杆等组成的半个桥架结构自重，是属于均布载荷。如果走台上安装有集中驱动的大车运行机构，则该机构的长传动轴系统的重量，对主梁也是一个均布载荷。 对于箱形主梁的受载而言，作为集中载荷作用的自重载荷包括有操纵司机室、分别驱动的大车运行机构以及安置在走台上的起重机电气设备等。桥架结构的自重在设计前是未知的，因此，在开始设计计算时可参考同类产品作初步估计，最后再根据设计的结果加以校正。图3.1为我国生产的吊钩桥式起重机系列的半个桥架结构部分的重量Gq/2曲线（不包括端梁）。图中重量曲线只适用于中级工作类型，而对于重级工作类型的吊钩和电磁盘桥式起重机的Gq/2的值，按曲线查得后还需要增大5%；对于抓斗桥式起重机的Gq/2的值，在利用图3.1曲线时，尚根据不同的起重量进行增大：5t抓斗增大5%；10t抓斗要增大10%；1520t抓斗增大25%。 确定半桥架重量的估算值Gq/2后，则主梁由于桥架自重引起的均布载荷为： （3.1）式中 L 桥架的跨度（m）。当大车运行机构采用分别驱动时，主梁所受的全部均布载荷就是桥架自重引起的均布载荷，即当大车运行机构采用集中驱动时，主梁所受的全部均布载荷q 包括桥架自重和运行机构长传动轴系统的重量两部分引起的均布载荷之和，即 （3.2）式中qy 运行机构长传动轴系统重量引起的均布载荷，其值可查表3.4得。司机室的重量G0是固定的集中载荷，初算时可取为1015kN，封闭式取较大值；敞开式取较小值。重心作用位置到主梁一端的距离大约取l0=2.8m。属于固定的集中载荷还有大车运行机构的电动机和减速器等较沉重的部件重量，其值可按表3.4估算。图3.1箱形梁式桥架结构的重量曲线 注：1.此图是根据上海起重运输机厂1972年（新起重量系列）吊钩式重级起重机统计而得。2. G桥所表示的重量为作用在一根主梁上半个桥架的重量。表3.4大车运行机构的估计重量起重量（t）集 中 驱 动分 别 驱 动均布的重量(kNm)集中的重量（kN）一套机构重量（kN）重心作用位置（m）50.60.6574.51.5100.650.77.54.51.515，15/30.70.758.551.520/50.80.851051.530/50.91128 1.550/101.21.52081.5 当起重机在不平轨道上运行时，桥架会发生冲击振动，因而引起了固定载（集中的和均布的）作用于桥架结构上的动力加载作用。故在计算固定载荷时，要考虑一个冲击系数4。3.2.2 移动载荷 对箱形主梁的受载而言，移动载荷就是由起重小车的自重和额定起重量引起的小车轮压17。当起升机构在上升起动或下降制动时，还将产生与起重量作用方向相同的垂直惯性力。故在确定作用在主梁上每个车轮的计算轮压P时，需要引用一个动力系数2来考虑这个惯性力及其造成的动力加载作用。因此， P = Pxc +2Px （3.3）式中 Pxc 由于小车自重部分引起的轮压； Px 由于额定起重量引起的轮压。 若桥架和起重小车同时设计，小车的尺寸和重量尚未确定，因此Pxc和Px 还不能准确计算。这时作用在主梁上的小车轮压可利用表3.2所列现有产品的数值作近似计算。在确定计算轮压P时也应将表中数值乘以动力系数2。 如果缺乏现有数据，桥式起重机的小车自重Gxc也可以按下列经验关系式粗略估算： 吊钩式： Gxc = 0.35Q 电磁盘式： Gxc = 0.45Q 抓斗式： Gxc = Q同时，作用在主梁上的每个轮压的计算值可以用平均轮压来计算，对于四个车轮的其中小车而言，即 （3.4） 表3.5 吊钩、电磁盘和抓斗起重小车的轮压值吊具型式 项目主起重量（t）轮压（N）轮距（mm）图 示吊钩式510152030502100037000560007300011000017500018000360005700067000107000170000110014002400240027003850电磁盘式51015203021000400005500086000122000180003900054000850009200011001500170029503150抓斗式5101520260005400089000107000250004400072000920002300290035004000注：和没有考虑动力系数2的作用。3.2.3 水平惯性载荷 大车运行机构起动或制动时引起的水平方向惯性载荷，垂直作用在主梁上。如图4.2所示，其中Pg为满载其中小车部分的质量引起的水平惯性载荷，以集中力的方式在跨度中间通过小车轮与轨道侧向接触而传给主梁；qg为桥架部分的质量引起的水平惯性载荷，并且以均布载荷方式作用在主梁上。 图3.2 水平惯性载荷的作用简图为了简化计算，如果大车运行机构的主动车轮为全部车轮的半数，水平惯性载荷也可取为各个垂直载荷（即满载起重小车的轮压集中载荷和桥架主梁的自重均布载荷）的110，作用位置如图3.2所示。当满载小车制动时，将产生沿主梁轨道方向的水平惯性载荷。若假定半数车轮为主动轮，则作用在一根主梁上的水平惯性载荷Pxg可按下式计算： （3.5）式中 P1 作用在一根主梁上的小车主动轮轮压之和。3.2.4 大车运行机构歪斜啃轨时的侧向载荷 图4.3为大车运行机构歪斜啃轨时的侧向载荷S的作用简图，它以一力偶形式作用在一侧端梁的两个车轮上；或作用在整个桥架的对角线位置的两个车轮上。如图4.3所示。 图3.3 大车运行歪斜的侧向载荷作用简图3.2.5 载荷组合 上述各种桥架结构的载荷并不都是同时出现的，因此，对于不同的计算情况应取用不同的载荷作相应的组合来进行桥架结构的计算。表3.6中列出了计算桥式起重机桥架结构的主梁和端梁的载荷组合情况。表中第I种载荷组合情况用于计算结构的疲劳强度；而第种载荷组合情况用于结构的强度计算。 表3.6桥式起重机主梁和端梁的载荷组合 构件 载荷情况载荷种类主 梁端 梁ab在大车不动，小车在规定位置起升或升降载荷大车平稳制动，小车在跨中，满载下降制动大车不动，小车在规定位置起升或下降载荷大车不动，小车满载在极限位置下降制动，同时小车运行制动小车在跨极端极限位置满载下降制动，大车平稳制动桥架自重Gq4GqGqGq4Gq小车自重GxcGxcGxcGxcGxc起升载荷2Q2Q2Q2Q2Q大车起、制动时的惯性载荷-Pg ；qg-小车起、制动时的惯性载荷-Pxg-大车运行歪斜时的侧向载荷-S4. 箱形结构主梁的计算 在箱形梁式桥架结构的主梁截面尺寸初步确定之后，便可以按照表3.6中第种载荷组合情况对主梁进行强度验算。主梁的强度验算内容主要包括：在桥架跨度中部危险截面的最大弯曲应力和在主梁端部支承处截面上的剪应力。4.1 主梁垂直方向弯矩和剪力的计算分析主梁在上述各种外载荷组合作用下引起的内力（弯矩和剪力）时，必须注意到下面这一情况：从结构力学的分析方法可知，对其中的移动载荷部分（即考虑动力系数2的计算轮压），应该以该载荷的最不利位置来分别确定其造成的主梁弯矩和剪力最大值，作为主梁强度验算的依据。而其余的外载荷均属于固定载荷（考虑冲击系数4值），按照材料力学的方法便可以确定其相应截面上的弯矩和剪力。下面按照大车运行机构驱动的两种方式分别进行讨论。1）当运行机构为集中驱动时（图4.1a）由固定载荷引起的支反力为： 式中 q 主梁上的均布载荷计算值， （N/cm）； 梁自重引起的主梁均布载荷（N/cm）,由图3.1和公式2.4计算确定。 运行机构传动轴系统重量引起的主梁均布载荷（N/cm），见表3.4； 运行机构位于跨中的驱动部件（电动机、减速器和制动器）重量引起的主梁集中载荷（N），见表3.4。司机操纵室的重量和作用位置。主梁距左支座x处由固定载荷引起的弯矩为： （Ncm）由移动载荷小车轮压的计算值P1和P2（考虑动力系数2）引起的支反力： 由移动载荷引x截面的弯矩为： （Ncm）由移动载荷和固定载荷共同引起距左支座距离x处截面的弯矩 （4.1） 将公式（5.1）的弯矩对x求一次导数，并使之为零，即 可得 （4.2）将所得x值代入公式（5.1）后，求得主梁的最大弯矩为： （4.3） 当小车的一个车轮轮压P1作用在左支座A处时，主梁截面上的最大剪力为： (4.4) 2)当运行机构为分别驱动时（图5.1b） 与公式（5.3）同理可得主梁的最大弯矩为： （4.5）式中 一套运行机构的重量及作用位置。 当小车的一个车轮轮压P1作用在左支座A处时，主梁截面上的最大剪力为： (4.6)图4.1 主梁垂直方向载荷计算简图4.2 主梁水平方向的弯矩计算 主梁水平方向的弯矩是由于大车运行机构的突然起动或制动产生的水平惯性载荷所引起的。作用在桥架主梁上的水平惯性载荷，如前所述，由两部分组成：满载起重小车重量引起的集中惯性载荷Pg；桥架自重引起的均布惯性载荷qg。为计算方便，这两部分水平惯性载荷均按照它们的垂直重量的1/10来计算。并且把小车部分惯性载荷由两个车轮传给主梁的实际受载情况简化合并为一个集中载荷Pg作用在主梁的跨中。在确定主梁水平方向的弯矩时，可以认为桥架平面是一个6次超静定刚架结构（图4.2）。主梁端部的支承弯矩可根据其主端梁连接处的转角变形相同的条件得到下式： （4.7）式中 在主梁端部连接处主梁和端梁截面对各自垂直重心yy的惯性矩（cm4） 主梁端部绝对刚接的固端弯矩，可按下式计算： 因此，当桥架急剧起、制动时，主梁跨中的最大水平弯矩可按下式计算： （4.8） 由公式（5.7）和（5.8）计算求得的是精确值，但计算较繁复，因此在实际设计中，主梁跨中最大水平弯矩可按下面的简化公式来计算，当正常起、制动时： （4.9）式中 主梁在垂直载荷作用下的跨中最大弯矩，但不计算冲击系数4和动力系数2； 大车起动或制动时的平均加速度； g重力加速度； 0.8考虑主梁端部在水平面内的嵌固影响的经验系数，它与主、端梁的长度和截面惯性矩等有关。 在工作条件十分繁重的起重机中，大车经常急剧地起动和制动时，用公式（4.9）计算的最大水平弯矩还应乘以一个增大系数1.5。 图4.2 主梁水平方向弯矩的计算见图4.3 主梁的强度计算对于各种工作类型的桥架结构主梁均应按照表3.6规定的第种载荷组合情况进行强度计算。4.3.1 弯曲正应力的计算由于垂直方向最大弯矩作用，在主梁跨中截面引起的正应力为： 由于水平方向最大弯矩作用，在主梁跨中截面引起的正应力为： 由于垂直和水平方向最大弯矩同时作用，在主梁跨中截面的盖板中引起的最大正应力为： （4.10）式中 Wx主梁跨中截面对水平重心轴线x-x的最小截面模数（cm3），对于双向对称的截面（即对垂直和水平轴线均对称），其近似值可用下式计算： Wy主梁跨中截面对垂直重心轴线y-y的最小截面模数（cm3），对于双向对称的截面，其近似值可用下式计算： 对于非双向对称的截面（常用仅对称y-y轴的截面），绝不能用近似计算式求Wx和Wy，必须先求出截面惯性矩Ix和Iy后，再计算Wx和Wy值。4.3.2 主梁跨端截面最大剪应力的计算 主梁跨端在最大剪应力作用下引起的腹板中最大剪应力为： （4.11）式中 Ix0主梁端部支承截面对水平重心轴线x-x的惯性矩（cm4）； S 主梁端部支承截面半面积对水平重心轴线x-x的静矩（cm3）； 主梁一块腹板的厚度（cm）。4.3.3 主梁截面合成应力的计算 在主梁同时受有弯矩和剪力作用的任意截面中，由弯曲正应力和剪应力产生的合成应力可按下式计算： （4.12）4.3.4 主梁的刚度计算桥架结构主梁的刚度计算包括静刚度和动刚度两部分，动刚度部分在这部分设计中可以不考虑。 静刚度主梁的静刚度要求是用主梁在小车轮压作用下产生的垂直和水平方向的最大挠度不超过规定的许用值来表示的，即垂直下挠度： 水平挠度 简支梁的垂直下挠度f的较精确计算可按下式进行： （4.13）式中 ,其余符号同前。垂直下挠度也可用下式作近似计算： （4.14）电动桥式起重机的主梁垂直下挠度许用值按现行设计规范的规定取为： 对于A7和A8级工作类型的起重机应取较小值，对于一般用途的A6和A5级工作类型的起重机可取较大值。必须指出，在冶金生产中引进的一些国外桥式起重机中，桥架的实际下挠度远比上面规定的许用值小得多，说明这些起重机的刚度非常好，能适应冶金生产繁重的工作任务。 主梁的水平最大挠度的计算可按下式进行： （4.15）为简化计算起见，可以略去公式（5.15）中右边第三项（这时将主梁视作简支梁）。主梁水平挠度的许用值规定为： （4.16）5. 箱形结构端梁的计算5.1 端梁的载荷及其组合箱形结构端梁的实际受载情况比较复杂，在计算时通常不考虑端梁自重的作用，而只考虑以主梁最大支反力表示的垂直载荷和以小车运行起、制动时引起的惯性载荷，或大车运行歪斜引起的车轮侧向载荷表示的水平载荷。由于两种水平载荷并不一定同时出现，因此端梁的载荷组合情况可以按照表3.6进行计算。 图5.1 端梁的计算载荷为计算简化起见，假设作用在端梁上的两根主梁（传动侧和导电侧）的支反力相等（图5.1），并可以利用公式（4.4）或（4.6）计算的。当满载小车起、制动时，小车轮作用于端梁上的水平惯性载荷Pxg可用公式（3.5）计算（图5.1c）。如考虑侧向载荷S作为载荷组合情况，则S可以公式来计算，并且以一对力偶方式作用在端梁的两个车轮上，如图5.1d所示。5.2 端梁的强度计算对于所有工作类型的桥架端梁均应按照表3.6所列的载荷组合情况a或b进行强度计算。5.2.1 端梁在支承主梁处截面的应力计算在支承主梁处（图5.1中截面），端梁在垂直平面内的最大弯矩为（图5.1b）： （5.1）式中 RA为端梁的支反力，按下式计算（设RARB）： (5.2) 式中 Lxc小车轨距； K 大车轮距。 由于运行机构歪斜引起的车轮侧向载荷S作用，在端梁支承主梁的截面处产生的水平最大弯矩（图5.1d）： （5.3）由于小车起、制动惯性载荷Pxg的作用，在端梁支承主梁的截面处产生的水平最大弯矩为（图5.1c）为： （5.4）因此按照表4.6的端梁载荷组合情况a，在截面中产生的最大正应力： （5.5）同理按照表3.6的端梁载荷组合情况b，在截面中产生的最大正应力应满足： （5.6）式中 端梁截面对水平和垂直重心轴线的最小抗弯截面模数。为了保证端梁具有较大的刚性并考虑到端梁的受载复杂，可将端梁的材料许用应力比主梁的取得低一些，因此得： （5.7）5.2.2 端梁在支承车轮处的应力计算 作用在端梁支承车轮处附近的截面的弯矩等于Rad，故弯曲应力为： （5.8） 车轮支承处及截面的剪应力为： （5.9）式中 分别为端梁支承截面对水平重心轴线x-x的惯性矩和截面模数； 端梁支承截面x轴以上部分面积对x轴的静矩； n 截面中腹板的数目，n取2或4； 腹板的厚度； d许用剪应力，d=（0.80.85）。 在截面中合成应力应满足： （5.10）6. 桥架结构的主要焊缝计算 箱形桥架结构的主梁和端梁都是由钢板构件焊接的组合箱形梁，除构件的拼接用对接焊缝外，构件之间连接焊缝大多数是贴角焊缝。下面分别列出一些重要焊缝的强度计算公式，以便设计时加以校核。6.1 端梁车轮支承处的翼缘焊缝 上盖板与腹板连接的翼缘焊缝的剪切应力： （6.1） 下盖板与腹板连接的翼缘焊缝的剪切应力为： （6.2）式中 端梁车轮支承截面对水平重心轴线x-x的惯性矩； 上盖板面积对截面水平重心轴线x-x的静矩，； 下盖板面积对截面水平重心轴线x-x的静矩，； 分别为上下翼缘焊缝的数目； hf 焊缝的焊肉厚度；焊缝的许用应力。6.2 主梁和端梁的连接焊缝主梁和端梁较常用的连接方式图7.1所示，这时主梁与端梁腹板接连焊缝的剪切应力应满足： （6.3）式中 主梁在垂直载荷作用下的最大支反力； n3连接焊缝的数目，如图6.1所示n3=2； h0连接处计算高度，h0=0.95h，h为腹板高度。图6.1主梁和端梁的连接焊缝 1-主梁；2-端梁；3-连接板6.3 主梁盖板焊缝的剪切应力主梁在支承处所受剪力所达到最大值（即等于主梁的最大支反力）时，由于施工工艺条件的限制，上下盖板与腹板都是用单面贴面焊缝进行焊接，因此连接焊缝的剪切应力应满足： （6.4）式中 Ix0主梁在端梁支承处截面对水平重心轴线x-x惯性矩； S 主梁上盖板面积对截面水平重心轴线x-x的静矩； hf 焊缝的焊肉高度，取hf =0.50.6cm。7. 桥架具体计算设计7.1 主要尺寸的确定7.1.1 大车车距 取7.1.2 主梁高度 7.1.3 端梁高度 取7.1.4 桥架端部梯形高度 取7.1.5 主梁腹板高度根据主梁的计算高度，最后选定腹板高度7.1.6 确定主梁截面尺寸主梁的中间截面各构件板厚根据（1）表2.1推荐确定如下：腹板厚；上下盖板厚。主梁两腹板内壁间距，根据下面的关系式：因此取盖板宽度：取主梁的实际高度：同理，主梁支撑面的腹板高度取，这时支撑截面的实际高度，主梁的中间截面和支撑截面的尺寸简图分别如图7.1和图7.2所示： 图7.1 主梁中间截面的尺寸简图 图7.2 主梁支撑截面的尺寸简图7.1.7 加劲板的布置尺寸为了保证主梁截面中受压构件的局部稳定性，需要设置一些家劲构件（参见图2.1），主梁端部大加劲板的间距：，取主梁端部（梯形部分）小加劲板的间距：主梁中部（矩形部分）大加劲板的间距：取主梁中部小加劲板的间距：若小车钢轨采用轻轨，其对水平重心轴线的最小抗弯截面模树，则根据连续梁由钢轨的弯曲强度条件求得加劲板间距（此时连续梁的支点即加劲板所在位置，使一个车轮轮压作用在两加劲板间距的中央）： 式中P小车的轮压，取平均值，并设小车自重为； 动力系数，由（1）图2-2曲线查得； 钢轨的许用应力，因此，根据布置方便，取由于腹板的高度比，所以需设置水平加劲板，以保证腹板的稳定性。采用角钢作水平加劲板。7.2 主梁的计算7.2.1 计算载荷的确定查图3.1曲线得半个桥架（不包括端梁）的自重，则主梁由于桥架引起的均布载荷：查（1）表3.4得主梁由于集中驱动大车运行机构的长传动轴系引起的均布载荷：，取由（1）表3.4查得运行机构中央驱动部件重量引起的集中载荷为：.主梁的总均布载荷：主梁的总计算均布载荷：式中 冲击系数作用在一根主梁上的小车两个车轨的轮压值可根据表3.5中所列数据选用： ， 考虑动力系数的小车车轮的计算轮压值为：式中动力系数，由（1）图2-2中曲线查得。7.2.2 主梁垂直最大弯矩由公式4.3计算主梁垂直最大弯矩： 设敞开式司机操纵室的重量为，其重心距支点的距离为。 7.2.3 主梁水平最大弯矩式中g重力加速度，大车启动、制动加速度平均值，则不计及冲击系数和动载系数时主梁垂直最大弯矩，由下式计算得：因此得主梁水平最大弯矩：取7.2.4 主梁的强度验算主梁中间截面的最大弯曲应力根据公式4.10计算得：式中主梁中间截面对水平重心轴线的抗弯截面模数，其近似值：主梁中间截面对水平重心轴线的抗弯截面模数，其近似值：因此可得由表3.1查得Q235钢的许用应力为:故主梁支撑截面的最大剪应力根据公式4.11计算： 式中主梁支撑截面所受的最大剪力，由公式4.4计算：主梁支撑截面对水平重心轴线的惯性距，其近似值为：S主梁支撑截面半面积对水平重心轴线的静距：因此可得由表3.1查得Q235钢的许用剪应力为由上面的计算可知，强度足够。7.2.5主梁的垂直刚度验算主梁在满载小车的作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度可按（2）公式25-49进行计算： 式中L主梁跨度（如图7.3所示）图7.3 主梁应力简图允许的挠度值由公式4.12得 因此，7.2.6主梁的水平刚度验算主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度可按公式4.15计算（去掉第三项，主梁视为简支梁）。式中 作用在主梁