蒲县井架计算书

1、计 算 书1、 已知参数 根据设计院设计的图纸以及目前现场的实际情况，通过电脑模型和计算可以得到的已知条件如下： 1、主斜架已知参数 斜架总重量：W1=194234kg（包括滑轮及绳的重量4吨） 斜架重心距底部距离：L1=31 动载不均匀系数取：K=1.1，计算载荷为G1=1.1W1213657kg 斜架起吊点距斜架底脚L2=48m 主斜架地锚出绳点距斜架基础中心距离为：L3=55m 2、副斜架已知参数 副斜架总重量：W2=109223（98273） 副斜架重心距底部距离：L3=24.7m 动载不均匀系数取：K=1.1，计算载荷为G2=1.1W2=1.1109223120145 3、拟选用抱杆

2、参数 抱杆总重量：W3=30000kg（抱杆截面1.2m1.2m） 抱杆总高度：H=39m 抱杆中心距主斜架基础中心距离为：L4=2.94m2、 主斜架起立计算过程 1、初始状态计算（见图：主-1图） 经过电脑测算：=38.65，=36.84, =3此初始位置后牵绳P2受的力最大，主斜架后牵绳地锚按初始状态考虑。主斜架受力如图所示，根据主斜架受力平衡得： 主提绳受的拉力P1为： P1sinL2=G1cosL1 P1=(G1cosL1)/(sinL2) 220631P1=220.6t 此时后牵绳受的拉力P2为： P2cos=P1sin90() P2=P1sin54.35/cos224016P2=

3、224t 2、主斜架起到15时（见图：主-2图） 经过电脑测算：=43.33，=36.84，=15 主提绳受的拉力P1为： P1sinL2=G1cosL1 P1=(G1cosL1)/(sinL2) 194237P1=194.237t 此时后牵绳受的拉力P2为： P2cos=P1sin90() P2=P1sin61.67/cos 213633P2=213.633t 3、主斜架起到45时（见图：主-3图） 经过电脑测算：=52.81，=36.84，=45 主提绳受的拉力P1为： P1sinL2=G1cosL1 P1=（G1cosL1）/(sinL2) 122479P1=122.479t 此时后牵绳

4、受的拉力P2为： P2cos=P1sin90() P2=P1sin82.19/cos 151620P2=151.620t4、 主斜架起到54.34时（见图：主-4图） 此状态P1与抱杆垂直，经过电脑测算：=54.34，=36.84 主提绳受的拉力P1为： P1sinL2=G1cosL1 P1=（G1cosL1）/(sinL2) 99008P1=99.008t此时后牵绳受的拉力P2为： P2cos=P1 P2=P1/cos 123711P2=123.711t5、 主斜架起到设计位置71.6时（见图：主-5图） 经过电脑测算：=51.71，=36.84，=71.6 主提绳受的拉力P1为： P1si

5、nL2=G1cosL1 P1=（G1cosL1）/(sinL2) 55493P1=55.493t 此时后牵绳受的拉力P2为： P2cos=P1cos() P2=P1cos()/cos 65203P2=65.203t3、 抱杆能力计算与吊装索具选择 经过对主斜架几个起立状态的计算，我们可以看出主斜架在起立的过程中起吊绳拉力在不断变小，以下按照主斜初始时的P1=220.6，P2=224t受力来计算。 主斜架用两根角钢格结构抱杆起立，每根抱杆计算载荷为W计=P1/2=110.3t，=54.35，主斜架平放时独根抱杆受力如抱-1图。 经过电脑测算，=54.35 根据计算载荷1103KN，采用H1408

6、W，起吊牵引绳至卷扬机通过一个导向滑轮，其牵引力P1为： P1=Wfn-1（f-1）/（fn-1）f0x 式中：P1牵引绳拉力，KN W=W计起吊物件重量，KN f滑轮阻力系数，取1.04 n滑轮组工作绳数，根 f0导向轮摩擦系数，取1.05 x导向轮个数。 =54.35 P1=11031.0416-1（1.04-1）/（1.0416-1）1.05 95.57KN 若起吊牵引绳安全系数取5倍，则钢丝绳可选择637+Fc，公称抗拉强度为1570MP，32mm。稳车选择100KN、速度6m/min的1台。另一台抱杆选用同样的滑轮、钢丝绳、牵引稳车。 抱杆主拖拉绳的拉力为： 式中：T吊装重力和抱杆自

7、重，跑绳拉力给主拖拉绳的拉力，KN W吊物重力，W=P1/2，KN S起吊跑绳拉力，KN 拖拉绳与地面夹角，图示为36.84 e 吊点至抱杆轴心的偏心距，取60cm H抱杆高度，cm 起吊绳与竖直方向的夹角，=54.35 =1134.12KN 根据计算的主拖拉绳的拉力T=1134.12KN，采用H1408W，主拖拉绳至卷扬机通过一个导向滑轮，其牵引力P2为： P2=Wfn-1（f-1）/（fn-1）f0x 式中：P2主拖拉绳拉力，KN W=T主拖拉绳受的总拉力，KN f滑轮阻力系数，取1.04 n滑轮组工作绳数，根 f0导向轮摩擦系数，取1.05 x导向轮个数。 P2=1134.121.041

8、6-1（1.04-1）/（1.0416-1）1.05 96.46KN 若拖拉绳安全系数取5倍，则钢丝绳可选择637+Fc，公称抗拉强度为1570MP，32mm。稳车选择100KN、速度6m/min的1台。另一台抱杆的主拖拉绳也选用同样的滑轮、钢丝绳、牵引稳车。 考虑拖拉绳初张紧力的因素，其它副拖拉绳选用637+Fc，公称抗拉强度为1570MP，28mm的绳共8根，布置如下图： 拖拉绳与地面水平夹角均为30，通过计算T1、T2、T3拖拉绳的长度分别为：T1=80m，T2=80m，T3=82m。 抱杆根部承受的总压力N N=N1+N2+N3+N4 式中：N1=主拖拉绳给抱杆的压力 N2=全部拖拉绳

9、给抱杆根部的压力，按全部拖拉绳自重的4倍考虑 N3=起吊牵引绳拉力给抱杆根部的压力 N4=抱杆自身重力给抱杆根部的压力 N=Tsin36.84+4（324m2.64Kg/m）10/1000+W计cos54.35+300 =679.93+32.144+642.86+300 =1654.93KN 地锚坑选择： 抱杆能力核算，根据抱杆能力简化公式，并结合有关规定，单根抱杆能力为： P= 5500F 式中：P角钢结构抱杆吊装能力，N F四根角钢有效断面积， 根据采用的边长1200mm，角钢200mm200mm18mm，高度为39米，查表的四根柱肢角钢额断面积F=69.34=277.2 cm2 按照简化

10、公式计算，抱杆能力为： P=5500F=5500277.2=1524600NP=1524.6KN 通过计算抱杆实际吊装载荷为N=1654.93KN大于抱杆能力P=1524.6KN，属于超重吊装，但尚未达到弯曲变形程度，一般处于在这种情况下，应对抱杆采取补强措施：或者在吊装过程中特别注意吊装速度的稳定，保持受力的平衡，采用这台抱杆吊装还是可行的。 根据抱杆根部承受的总压力1654.93KN，地耐力160KN/m2则抱杆底座受压面积为： F=1654.93/160=9.78m2 下面对此抱杆用强度理论公式进行核算： 抱杆承受的总压力：N=1654.93KN 抱杆最大弯矩：Mmax=（Wcos+S）

11、e ，=54.35，S=95.57KN =（ 1103cos54.35+95.57）60=44306.1 KNcm =44306100 Ncm 角钢断面积：=69.34=277.2 cm2 抗弯断面系数W： Jmax=4（Jx+Fh2） =4（2620+69.354.432） =831720 cm4 W=Jmax/60=831720/60=13862 cm3 应力降低系数Jmax Jmin=4（Jx+Fh2） =4（2620+69.324.432） =175920 Jmin/Jmax=175920/831720=0.212 查表的：=1.00 惯性半径r为： =54.78 细长比为： =71.

12、19 查表得为0.792 抱杆强度 =10734.32 N/cm2 b 通过以上计算，桅杆实际受到的应力比角钢结构桅杆的许用应力为16000 N/cm2 小,可以使用。 四、铰链轴受力计算 在初始状态下铰链受力情况如图： 已知：P1=220.6t；G1=213.657t；=38.65；=3；L1=31m；L2=48m 求：铰链给井架的支撑力F根据受力图可知： F=P1cos+G1sin=220.6cos38.65+213.657sin3 =183.465t Nx=Fcos3=183.465cos3=183.213t Ny=Fsin3=183.465sin3=9.602t 实际铰链选用的是两组，

13、故每一组铰链销轴承受的总的剪切力为F/2=183.465t/2=91.732t，水平和竖直的分力分别为：Nx/2=183.213t/2=91.607t；Ny/2=9.602/2=4.801t，方向分别与F、Ny、Nx方向相反。 主斜架起到15时 已知：P1=194.237t；G1=213.657t；=43.33；=15；L1=31m；L2=48m 求：铰链给井架的支撑力F F=P1cos+G1sin=194.237cos43.33+213.657sin15 =196.59t Nx=Fcos15=196.59cos15=189.89t Ny=Fsin15=196.59sin15=50.88t 实

14、际铰链选用的是两组，故每一组铰链销轴承受的总的剪切力为F/2=196.59t/2=98.295t，水平和竖直的分力分别为：Nx/2=189.89t/2=94.945t；Ny/2=50.88/2=25.44t，方向分别与F、Ny、Nx方向相反。 主斜架起到45时 已知：P1=122.479t；G1=213.657t；=52.81；=45；L1=31m；L2=48m 求：铰链给井架的支撑力F F=P1cos+G1sin=122.479cos52.81+213.657sin45 =225.11t Nx=Fcos45=225.11cos45=159.18t Ny=Fsin45=225.11sin45=

15、159.18t 实际铰链选用的是两组，故每一组铰链销轴承受的总的剪切力为F/2=225.11t/2=112.56t，水平和竖直的分力分别为：Nx/2=Ny/2=189.89t/2=79.59t,方向分别与F、Ny、Nx方向相反。 主斜架起到54.34时 已知：P1=99.08t；G1=213.657t；=54.34；=54.34；L1=31m；L2=48m 求：铰链给井架的支撑力F F=P1cos+G1sin=99.008cos54.34+213.657sin54.34 =231.31t Nx=Fcos54.34=231.31cos54.34=134.85t Ny=Fsin54.34=231.

16、31sin54.34=187.94t 实际铰链选用的是两组，故每一组铰链销轴承受的总的剪切力为F/2=231.31t/2=115.655t，水平和竖直的分力分别为Nx/2=134.85t/2=67.425t,Ny/2=187.94/2=93.97t,方向分别与F、Ny、Nx方向相反。 主斜架起到设计位置71.6时 已知：P1=55.493t；G1=213.657t；=51.71；=71.6；L1=31m；L2=48m 求：铰链给井架的支撑力F F=P1cos+G1sin=55.493cos51.71+213.657sin71.6 =237.12t Nx=Fcos71.6=237.12cos71

17、.6=74.85t Ny=Fsin71.6=237.12sin71.6=225.00t 实际铰链选用的是两组，故每一组铰链销轴承受的总的剪切力为F/2=237.12t/2=118.56t，水平和竖直的分力分别为Nx/2=74.85t/2=37.425t,Ny/2=225.00/2=112.5t,方向分别与F、Ny、Nx方向相反。 通过上述计算很难看出，销轴在什么位置受的水平力最大，我们可以把公式进行推算可得到： 通过把起吊角度再细分，根据以上的公式可得下表：变化值（单位）变化值（单位）F变化值（单位t）Nx变化值（单位t）338.65183.53183.28539.59184.87184.17

18、740.24187.92186.52941.02190.13187.791141.80192.30188.771342.57194.47189.491543.33196.63189.931744.07198.81190.121944.81200.94189.992145.54203.02189.542346.25205.11188.802546.95207.15187.742747.63209.18186.382948.30211.14184.673148.95213.07182.643349.58214.95180.273550.18216.81177.603750.77218.58174.

19、573951.32220.35171.244151.85222.00171.244352.35223.62163.554552.81225.13159.204753.23226.60154.544953.61227.98149.575153.93259.31144.315354.20230.54138.745554.40231.70132.905754.53232.75126.76 通过上边的统计表格和前面几种状态的计算，我们可以看看出在主斜架起到17左右的时候，铰链受到的水平的力Nx最大为190.12t，即每个铰链承受的最大水平推力为Nx/2=95.06t；在主斜架起到设计位置71.6时铰链

20、销轴承受的最大剪切力为F=237.12t，即每个销轴承受的最大剪切力为F/2=118.56t。 查表可得：Q235钢材许用剪应力J=100MPa=1000Kg/cm2 得：（）2= 根据计算可以看出选用直径为123mm的销轴就能满足要求，考虑安全系数选用直径为140mm的销轴。5、 主斜架地锚计算 根据主斜架受力计算我们可以看出在主斜架处于初始状态时，地锚承受的力最大为224t，因使用的是两组相同的抱杆，故每台抱杆选用一个125t的地锚。 地锚坑能力核算 通过以前的计算已知地锚能力为1250KN，斜拉力角为=36.84，有效坑深H=5m，桩木拟选用拟选用273mm6000mm12mm，钢与土的

21、摩擦系数为f=0.45，土层许用耐压力折减系数=0.33。 拟选用钢管直径273mm6000mm12mm的三根，钢管受力如图： N2=P1cos36.84=12500.800=1000 kN N1=P1sin36.84=12500.600=750 kN T=N2f=10000.45=450kN （f为土壤载荷系数，取0.45） b=b1+Htan=0.3+5tan40=4.5m（b1取0.3，取40，H拟选5m） 1686.1kN 故 FKN1=2750=1500 kN (坑锚稳定系数K=2） N=hLH 式中，h=5m；H=150KN/m2；=0.33；L=6m 故 N=561500.33

22、=1485KN NN2=1000 符合要求 双拉力点桩木应力核算（如下图） 两个栓接点可以看成是一个受均布载荷的简支梁，当系结点的位置在a=0.207L的情况下为最好 钢管1对x-x重心轴线惯性矩 J1=J0+F0A2 钢管2、3对x-x轴心线惯性矩 J2=2J0+2F0B2 总惯性矩： Jx=J1+J2 式中：Jx组合体总惯性矩，cm4 J0单根横管的惯性矩，cm4 F0单根横管的截面积，cm2 A钢管1中心轴至组体重心轴x-x的距离，A=0.578d，cm B 钢管2、3重心至x-x重心轴的距离，B=0.289d，cm h 重心轴线x-x至钢管2、3边缘的距离，h=B+d/2，cm 组合体

23、截面抗弯截面系数： Wx=J/h 根据上面的公式可得： A=0.578d=0.57827.3=15.78cm B=0.289d=0.28927.3=7.89cm F0=98.2cm2（查表可得） J0=3884.08 cm4（查表可得） J1=J0+F0A2=3884.08+98.215.782=63336.7cm4 J2=2J0+2F0B2=23884.08+298.27.892=19994.5cm4 Jx=J1+J2=63336.7+19994.5=83331.2cm4 h=B+d/2=7.89+27.3/2=21.54cm Wx=Jx/h=83331.2/21.54=3868.67cm3

24、 Mmax=P1L/47 = 1250000600/47=15957446.8 Ncm Tx=Ptan/2=1250000tan11.83/2 （经过计算=11.83） =130910.87N F=398.2=294.6cm2 =（130910.87/294.6）+（15957446.8/3868.67） =6336.9N/cm2 =15500N/cm2 符合要求 从经济方面考虑，选用27312的钢管不太经济，下面对几种不同规格型号的钢管进行计算，能买足要求即可，其中d为钢管直径，钢管长度L=6m。计算结果见下表：6、 吊耳选择及校核计算 吊耳的选择 根据前面的计算，起吊绳的牵引力为220.6

25、t，因选用的是两组滑轮组，每组滑轮组承受的拉力为110.3t，每组滑轮组拟设计两个吊耳，故每个吊耳承受的拉力为55.15t，选用75t侧壁板式吊耳，根据资料选择吊耳结构如下图： 吊耳的校核计算 如上图所示12断面的拉力为： =551500/（2214）=3282.74 N/cm2 圆孔内表面的应力：3点处为最大应力。 式中：d1=13cm R=21.5cm =6369.77 N/cm2 j=16000 N/cm2 通过上述计算，选择的吊耳符合要求。 吊耳焊缝长度计算 吊耳的焊接方法采用T38型焊条手工焊接，焊缝高度不低于14mm，每cm的焊缝抗拉、抗压、抗剪强度为1.26t，焊缝长度不小于55

26、.15/1.26t=43.8cm就能满足使用要求，本吊耳的焊缝长度远远满足要求。7、 副斜架起力计算 主斜架起立到设计位置后，利用主斜架起立副斜架，经过电脑测算副斜架的重心距离副斜架底脚的距离为24.6m。 初始状态如图（副-1图） 由上图可知: P3sin44.5239.84=G224.6 P3=( G224.6) / (sin44.5239.84 ) P3=105.8t 此状态下主斜架牵引生产生的拉力P1为 P1sin51.7148=P3sin63.8853.76+G1cos71.631P1=69.8t副斜架起到45时的受力如图（副-2） Gcos3024.6=P3sin63.7439.8

27、4 P3=（Gcos3024.6）/（sin63.7439.84） =71.64 t 副斜架起到80时的受力如图（副-3） 经过测算，副斜架的轴线与地面的夹角不能超过88，因副斜架重心与副斜架轴线有2的夹角，从安全方面考虑副斜架不能起吊到88，在副斜架起到80时，此时副斜架的后背绳必须拉紧，副斜架从8088的起吊过程中，副斜架的后背绳必须一直处在拉紧状态下，副斜架起吊绳慢慢拉起，后背绳慢慢放，当副斜架起吊角度到达88时，副斜架处在翻转状态，从88位置到副斜架的设计位置的过程中，起吊牵引绳基本不受力，回后背绳使副斜架翻转到设计位置75.35。 Gcos8024.6=P3cos（111.85-90

28、）39.84 P3=（Gcos8024.6）/（sin21.8539.84） =34.6t副斜架起到设计位置75.35时的受力如图（副-4） 此时P4为： P4sin（75.35-41.82） 39.84=G cos75.35 24.6 P4= （G cos75.35 24.6）/（sin33.53 39.84） =33.96 t 八、副斜架起吊器具的选择 根据上述几种情况的计算，我们可以看出当副斜架在初始状态是起吊设绳拉力最大为105.8t，当副斜架翻转到设计位置时，后背绳的拉力最大为33.96t，后背绳地锚选择50t坑锚。 根据起吊绳受的拉力为105.8t，滑轮组选用两组滑轮组每组滑轮组承

29、担52.9t的拉力，采用H504D，起吊牵引绳至卷扬机通过一个导向滑轮，其牵引力P1为： P1=Wfn-1（f-1）/（fn-1）f0x 式中：P1牵引绳拉力，KN W=W计起吊物件重量，KN f滑轮阻力系数，取1.04 n滑轮组工作绳数，8根 f0导向轮摩擦系数，取1.05 x导向轮个数。 =54.35 P1=5291.048-1（1.04-1）/（1.048-1）1.05 79.3KN 若起吊牵引绳安全系数取5倍，则钢丝绳可选择637+Fc，公称抗拉强度为1570MP，28mm。稳车选择100KN、速度6m/min的1台。另一组滑轮组选用同样的滑轮、钢丝绳、牵引稳车。后背绳滑轮组器具选择

30、根据计算的后背绳的拉力为33.96t，选用两组滑轮组，每组滑轮组承受的拉力为16.98t，采用H202D，起吊牵引绳至卷扬机通过一个导向滑轮，其牵引力P1为： P1=Wfn-1（f-1）/（fn-1）f0x 式中：P1牵引绳拉力，KN W=W计起吊物件重量，KN f滑轮阻力系数，取1.04 n滑轮组工作绳数，4根 f0导向轮摩擦系数，取1.05 x导向轮个数。 P1=169.81.044-1（1.04-1）/（1.044-1）1.05 47.2KN 若起吊牵引绳安全系数取5倍，则钢丝绳可选择637+Fc，公称抗拉强度为1570MP，26mm。稳车选择50KN、速度6m/min的1台。另一组滑轮

31、组选用同样的滑轮、钢丝绳、牵引稳车。9、 副斜架后背地锚强度计算 副斜架回转到设计位置时，副斜架后背绳的拉力最大为33.96t，坑锚选用50t地锚。根据一般坑锚规格及埋设物规格数量的简化公式得： 坑深：（吨位+30）20=（50+30）20=4m 坑长：坑深+0.3m=4.3m 埋设的钢管拟选用：21910的钢管一根，L=4m 锚坑能力计算 通过以前的计算已知地锚能力为250KN，斜拉力角为=41.82，有效坑深H=4m，桩木拟选用拟选用219m4000mm10mm，钢与土的摩擦系数为f=0.45，土层许用耐压力折减系数=0.33。 拟选用钢管直径219mm4000mm10mm的一根，钢管受力如图： N2=P1cos41.28=2500.751=187.9kN N1=P1sin41.28=2500.66=164.9kN T=187.9f=187.90.45=84.6kN （f为土壤载荷系数，取0.45） b=b1+Htan=0.12+4tan40=3.5m（b1取0.12，取40，H=4m） 510.7kN 故 FKN1=2187.9=375.8 kN (坑锚稳定系数K=