龙门吊结构验算书(midas计算).doc

60T龙门吊机检算目 录1.工程概况12.计算依据及材料取值12.1计算依据12.2材料取值23.计算荷载模型23.1计算荷载23.2荷载工况33.3.计算模型44.计算结果54.1应力计算结果54.2位移、支座反力及稳定计算结果124.3工况7整体抗倾覆计算135.结论和建议14141.工程概况60t门吊主梁采用双主梁桁架结构，支腿采用钢管焊接，采用轨道行走式，轨道间距27m，主梁跨度27m，净高约13.5m，支腿行走轮距6.5m。门吊主梁采用200型贝雷梁拼装，门吊支腿采用钢管结构，直立支腿采用32510钢管，斜支腿立柱采用2737钢管、平联及斜撑采用1595钢管。起吊设备采用1台60t起重小车，60t门吊的结构布置形式如图1所示。图1 60t门吊结构图示2.计算依据及材料取值2.1计算依据（1）60t龙门起重机设计图（2）钢结构设计规范（GB50017-2003）（3）起重机设计规范（GB3811-2008）2.2材料取值200型贝雷梁材质为Q345钢材，容许正应力按取值，容许剪应力按取值； Q235钢材，容许正应力按取值，容许剪应力按取值。3.计算荷载模型3.1计算荷载（1）自重荷载；（2）起升荷载：天车和吊重。（3）电动葫芦走行制动力：按起升荷载的10%取值，。（4）门吊走行制动力：吊重走行制动；自重走行制动。（5）风荷载：工作状态时为6级风，基本风压取120Pa，非工作状态时，基本风压取500Pa。风荷载的计算按起重机设计规范(GB3811-2008)进行。风压计算公式为：上式中，Kh为风压高度变化系数，正常工作状态下Kh1。龙门吊高度小于20m，非工作状态时的风压取值Kh为1.23。C为风力系数；q为计算风压。对钢管，C为0.7，则：正常工作状态时的风压为：非工作状态时对桁架，C为1.6，则：正常工作状态时的风压为： 非工作状态时的风压为Kh为1.23， 受风面积的计算按起重机设计规范(GB3811-2008) 进行。 对于n片贝雷梁的迎风面积，按起重机设计规范(GB3811-2008)第2.2.10.5条规定,单片贝雷梁的迎风面积计算结果如表1所示。表1 单片贝雷梁迎风面积计算贝雷梁编号横梁透风系数()遮挡系数()10.26.80.71.36020.26.80.70.95230.26.80.70.666 40.26.80.70.466 50.26.80.70.327 60.26.80.70.229 70.26.80.70.16080.26.80.70.1123.2荷载工况门吊结构计算考虑以下七种荷载工况，其中门吊起重工况对起吊荷载考虑1.1倍的冲击系数。工作状态组合：工况1：天车在跨中起吊（1）+1.1+（5）（顺门吊走行方向的工作风）工况2：天车在一侧支腿处起吊（1）+1.1+（5）（顺门吊走行方向的工作风）工况3：天车在横梁上走行（靠跨中）（1）+（2）+（3）+（5）（顺门吊走行方向的工作风）工况4：天车在一侧支腿走行（1）+（2）+（3）+（5）（顺门吊走行方向的工作风）工况5：吊重在跨中情况下门吊走行（1）+（2）+（4）+（5）（顺门吊走行方向的工作风）工况6：吊重在一侧支腿情况下门吊走行（1）+（2）+（4）+（5）（顺门吊走行方向的工作风）非工作状态工况：工况7：（1）（5）（顺门吊走行方向的非工作风）3.3.计算模型建立如下图所示的60t门吊计算模型。计算程序为通用计算软件MIDAS，所有杆件均采用梁单元模拟。X方向为电动葫芦走行方向， Y方向为门吊走行方向，Z方向为门吊高度方向。边界条件为在立柱底部约束X、Y、Z三个方向的位移,由于贝雷梁之间为销轴连接，因此在计算中将销轴连接处的弯矩释放，模拟铰接。图2 60t门吊结构计算模型4.计算结果4.1应力计算结果工况1计算结果如图3所示。图3工况1计算结果吊重荷载作用位置挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为124.2MPa，最大压应力为126.9MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为113.4MPa；最大压应力为170.0MPa贝雷梁斜杆的最大拉应力为51.9MPa，最大压应力为52.5MPa；I25a的最大拉应力为29.1MPa，最大压应力为17.3MPa； HW400400的最大拉应力为32.4MPa，最大压应力为33.9MPa；钢管最大压应力87.1MPa，无拉应力；钢管最大拉应力65.6MPa ，无压应力；钢管的最大拉应力25.1MPa，最大压应力27.4MPa。工况2计算结果如图4所示。图4工况2计算结果吊重荷载作用位置挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为55.2MPa，最大压应力为59.1MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为95.1MPa；最大压应力为171.6MPa；贝雷梁斜杆的最大拉应力为64.5MPa，最大压应力为73.8MPa；I25a的最大拉应力17.7MPa，最大压应力-28.3MPa； HW400400的最大拉应力为31.3MPa，最大压应力为30.9MPa；钢管最大压应力88.4MPa，无拉应力；钢管最大拉应力37.6MPa ，无压应力；钢管的最大拉应力15.8MPa；最大压应力19.4MPa。工况3计算结果如图5所示。图5工况3计算结果吊重荷载作用位置挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为116.3MPa，最大压应力为119.2MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为133.5MPa；最大压应力为183.2MPa；贝雷梁斜杆的最大拉应力为59.4MPa，最大压应力为60.1MPa；I25a的最大拉应力为32.4MPa，最大压应力为18.7MPa； HW400400的最大拉应力为35.1MPa，最大主压应力为36.8MPa；钢管最大压应力为94.5MPa，无拉应力；钢管最大拉应力为76.1MPa，无压应力；钢管最大拉应力为28.9MPa，最大压应力为31.4MPa。工况4计算结果如图6所示。图6工况4计算结果吊重荷载作用位置挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为58.7MPa，最大压应力为63.1MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为83.3MPa；最大压应力为148.1MPa；贝雷梁斜杆的最大拉应力为58.5MPa，最大压应力为65.4MPa；I25a的最大拉应力为30.8MPa，最大压应力为31.4MPa； HW400400的最大拉应力为25.4MPa，最大压应力为24.5MPa；钢管最大压应力为72.3MPa，无拉应力；钢管最大拉应力为43.9MPa，无压应力；钢管最大拉应力为16.4MPa，最大压应力为18.8MPa。工况5计算结果如图7所示。图7工况5计算结果荷载形式挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为162.1MPa，最大压应力为174.9MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为127.1MPa；最大压应力为200.0MPa；贝雷梁斜杆的最大拉应力为56.5MPa，最大压应力为57.3MPa；I25a的最大拉应力为42.8MPa，最大压应力为41.5MPa； HW400400的最大拉应力为64.8MPa，最大压应力为63.1MPa；钢管最大压应力为105.1MPa，无拉应力；钢管最大拉应力为63.5MPa，无压应力；钢管最大拉应力为37.6MPa，最大压应力为50.3MPa。 工况6计算结果如图8所示。图8工况6计算结果荷载形式挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为93.3MPa，最大压应力为106.7MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为95.2MPa；最大压应力为185.4MPa；贝雷梁斜杆的最大拉应力为62.4MPa，最大压应力为71.7MPa；I25a的最大拉应力为37.2MPa，最大压应力为44.1MPa； HW400400的最大拉应力为64.4MPa，最大压应力为67.6MPa；钢管最大压应力为94.7MPa，无拉应力；钢管最大拉应力为38.5MPa，无压应力；钢管最大拉应力为36.5MPa，最大压应力为51.2MPa。工况7计算结果如图9所示。图9工况7计算结果挠度结果（mm）贝雷梁弦杆的最大拉应力为43.4MPa，最大压应力为45.3MPa； 贝雷梁竖杆的最大拉应力为27.8MPa，最大压应力为59.7MPa；贝雷梁斜杆的最大拉应力为19.9MPa，最大压应力为20.5MPa；I25a的最大拉应力为10.5MPa，最大压应力为9.5MPa； HW400400的最大拉应力为18.5MPa，最大压应力为17.6MPa；钢管最大压应力为39.1MPa，无拉应力；钢管最大拉应力为21.6MPa，无压应力；钢管最大拉应力为31.0MPa，最大压应力为16.0MPa。4.2位移、支座反力及稳定计算结果各个工况计算得到的最大支反力和最小支反力，横梁竖向挠度及结构整体稳定系数如表1所示表1支反力、挠度及稳定系数结果工况支座反力（kN)竖向位移(mm)整体稳定系数最大值最小值1358.4334.545.96.442505.0188.523.58.283357.1304.643.26.874463.7199.922.99.825486.6176.143.66.226622.042.122.98.117253.6109.115.520.17由上表可知，在以上各个工况中最大支座反力为622kN，最小支座反力为42.1kN，均不出现拉应力，说明在上述工况中支架底部不会脱空，结构在中跨起吊情况下的最大挠度为45.9mm，小于规范容许的。结构的最小整体稳定系数为6.22。立柱稳定计算：钢管受到的最大压力为649.5kN，弯矩My=21.7kN-m。根据钢结构设计规范（GB50017-2003）第5.2.5条，拉弯构件和压弯构件稳定性按以下两个公式计算。钢管，计算长度，查表得。；立柱稳定性满足要求。4.3工况7整体抗倾覆计算工况7为非工作状态，此时吊机受沿轨道走向方向较大风荷载作用，且吊机未吊重物，需验算抗倾覆稳定性。由以上5.1节工况7计算结果可知，吊机受到总的水平反力为9.4t，此反力即为风荷载作用力。其中贝雷梁上作用有4.6t，立柱和横杆上作用有4.8t。吊机结构自重63t，天车自重11t，合计74t，计算简图如图10所示。计算抗倾覆稳定系数为：。 图10 抗倾覆计算图示5.结论和建议计算考虑了7个工况：1葫芦在中跨起吊，对吊重考虑1.1倍的冲击系数及工作风荷载；2天车在一侧支腿处起吊，对吊重考虑1.1倍的冲击系数及工作风荷载；3天车吊重在中跨走行，考虑沿天车走行方向的制动力及工作风荷载；4天车吊重在一侧支腿处走行，考虑沿天车走行方向的制动，工作风荷载；5吊重在中跨，门吊走行，考虑门吊走行的制动，工作风荷载；6吊重在一侧支腿处，门吊走行，考虑门吊走行的制动，工作风荷载；7门吊空载走行，考虑门吊走行的制动，非工作风荷载。在以上各个工况中，贝雷梁弦杆最大应力为174.9MPa，竖杆最大应力为200.0MPa，斜杆最大应力为73.8