小龙门计算书.doc

先张法预制场小龙门架计算书第一章 龙门吊机参数确定一、概况本龙门吊机横梁部分主要采用8节321型贝雷桁架拼装，总长24m，设计净跨21.0m，净高5.6m，立柱采用D247mm壁厚8mm钢管加工，为保证横梁的水平刚度，桁架排距采用1.2m，横梁和水平支撑架之间采用接头错位连接，这样可避免由于桁架接头变形产生的横梁水平位移。二、龙门吊机参数1、净高 H=5.6m 4根D247钢管腿柱2、净跨L=20.0m 16节321型贝雷桁架 3、净吊重W=5吨第二章 荷载计算一、横梁自重1、横梁为不加强双排单层321型贝雷片桁架结构。横梁顶面支撑架采用10#槽钢、L50505角钢焊接而成，其总重约为100*8=800 Kg。2、葫芦钢轨采用1根长度为23m的20#工字钢，其总重约为27.9123=642 Kg。3、横梁下平面采用16#单槽钢作为轨道钢分配梁，间距1.5m，单根长1.5m，共16道，其总重约为17.231.516=414 Kg。4、横梁在每一片贝雷架接头处均设置一片竖向支撑架，每片竖向支撑架重约66.2 Kg，共需9片，其总重约596 Kg。5、除以上14部分新制构件外，横梁还需321型贝雷桁架片及其配套构件如下表:名 称数量单位单位重（Kg）小计总重（Kg）桁架16片2704320桁架销子28个3.186.8竖向支撑架螺栓36个0.8432总 计 重 量44397、横梁总计重量由15部分重量构成，故 G横=800+642+414+596+4439=6891kg二、计算模式横梁按简支梁计算，立柱按轴心受力杆件计算。由于已知桁架片用于钢桥时的组合桁架截面参数（惯性距、抗弯刚度等）和容许内力值，且该龙门吊机结构符合贝雷桁架片用于钢桥时的组合形式，故可将该龙门吊机作为一种贝雷桁架型钢桥，从而简化为一种等截面简支梁进行计算，其具体简化计算模式如下图：三、立柱自重1、立柱为每侧两根斜腿，采用D外=247mm、=10mm钢管，净长l0=5.72m，截面积A=7446mm2，单腿重G柱=334kg，回转半径i=0.354*237=84.0mm，（查基本资料P172）=5720/84.0=68.1，=0.550。四、由自重产生的恒载估算1、横梁自重可简化成大小为“横梁总重/横梁跨径”的均布荷载作用于梁顶： q=6891/24=2.9kN/m2、立柱自重可简化成一集中力作用于柱顶： P柱=334Kg=3.4kN五、横梁顶活载估算1、龙门吊净吊重5 T；2、葫芦和吊具等设备自重估为1.4 T；3、活载冲击系数取1.4；4、结构安全系数取1.5；5、梁底竖向总活载标准荷载：P0=50+14=64kN设计荷载：P=（50+14）1.41.5=134.4KN第三章 结构加载及内力计算一、说明梁顶竖向总活载P=134.4KN简化为一个整体动载作用于横梁，虽然计算所得结果略偏大，但对结构安全有利。二、横梁跨中弯矩及其挠度计算梁顶活载 P=134.4kN 由横梁自重产生均布恒载q=2.9kN/m由立柱自重产生的作用于柱顶的集中荷载P柱=3.4kN单排单层321横梁当不加强时，I0=2*250500cm4，M=975kN.m，Q=245.2kN；E=2.1*105MPa经过计算可知，当葫芦即活载P位于跨中时，在跨中产生结构最大弯矩和最大位移，（由结构力学求解器求得）其值如下：M=861.8KNMfmax=0.027m三、结构截面剪力最大计算1、由结构设计可知，活载P移至横梁端头时，结构产生最大剪力，立柱底部产生结构最大轴力。2、由计算可知， Qmax=134.4+（2.9*23*23/2-2.9*1*0.5）/20=173kN Nmax=173+3.4*2=180kN四、验算1、由计算可知，结构最大弯矩和最大位移均产生在横梁跨中，结构最大剪力产生在横梁端部，最大的轴力产生在立柱底部，其值分别如下： Mmax=681.8KNmfmax=27mm (单加强) Qmax=173KNNmax=180KN2、横梁验算 容许参数横梁为单加强不加强321贝雷片桁架结构，其的容许参数如下： M=975*2*0.8=1560 f=L/400=45mm 验算 Mmax=681.8KNmM=1560KNm（单加强可满足） Qmax=173KNQ=490.4KN fmax=27mm N=95kN满足要求。第四章 走行间距确定和结构稳定性验算一、龙门吊机倾覆力矩1、假设参数 立柱底距龙门吊机顶之距（即龙门吊机走行高度）h=7.0m，起吊设备重量估为1.吨。2、龙门吊机惯性倾覆力矩计算1）惯性力计算公式 式中：将以上值代入惯性力计算公式得 2）龙门吊机总惯性倾覆力矩M惯倾=M物惯倾+M横惯倾+M柱惯倾=6.78810-3（105+68.917.1+6.822.8）=3.9kNm3、六级大风时龙门吊机纵向（沿轨道方向）倾覆力矩1）风力计算公式 式中： 2）大风时风压强度取 3）葫芦在暴风时产生的倾覆力矩y卷=6mM卷风倾= P卷风y卷=9006=5.4N.m4）横梁在暴风时产生的倾覆力矩 P横风=F横K1K2=600241.50.41.5=12.9kNy横=7.1mM横风倾= P横风y横=12.97.1=91.6KNm5）两立柱在暴风时产生的倾覆力矩5.3kN.m6）暴风时龙门吊机总纵向倾覆力矩 =102.3KN.m4、龙门吊机倾覆力矩 M倾=M风倾+M惯倾=3.9+102.3=106.2kNm二、龙门吊机稳定力矩 1、龙门吊机在沿轨道方向两走行中心距为D=5m。2、一台龙门吊机需用4个走行轮，每个走行轮重量估为0.1吨，共计0.4吨。3、龙门吊机自重G约为： =1.4+6.891+4*0.334+0.12=9.75T4、龙门吊机稳定力矩M稳=1/2GD=1/297.55=244KNm三、龙门吊机稳定性验算稳定系数K稳=M稳/M倾=244/106.22.3结构稳定性满足要求。但在风力大于6级时应停止作业，并将龙门走行采取有效固定防止移动和倾覆。第五章 电动葫芦轨道梁和分配梁验算一、荷载计算标准荷载：P0=50+10=64kN设计荷载：P=（50+10）1.21.2=86.4KN1、分配梁验算：当葫芦负重行走至轨道梁支点断面时，P完全由16a分配梁承受，对分配梁受力最不利 Mmax=86.41.2/4=25.92kNm216a型钢参数：Ix=866.2cm4，Wx=108.3cm3，自重不计=M/Wx=27700/(2*108.3)=127.7Mpa=170Mpa符合要求。2、轨道梁强度验算：轨道梁采用20a工字钢，跨度1.5m，Ix=2369cm4，Wx=236.9cm3，葫芦行至跨中时需验算该截面梁的强度。外力弯矩M=86.41.5/4=32.4kN.m=M/Wx=32400/236.9=137Mpa=170Mpa 满足要求。3、挠度验算：分配梁f=Pl3/2*48EI=0.6mm 轨道梁f=Pl3/2*48EI=0.3mm均满足刚度要求。第六章 结论龙门吊机净吊重5T，横梁采用8节单层321型贝雷桁架拼装，净跨度20.0m，立柱采用D247mm钢管，净高度5.6m，横梁水平支撑架之间采用接头错位连接，走行采用单轨