架桥机计算书

1、ik 设计规范及参考文献（一） 重机设计规范（GB3811-83）（二）钢结构设计规范（GBJ17-88）（三）公路桥涵施工规范（041-89）（四）公路桥涵设计规范（JTJ021-8）9（五）石家庄铁道学院GFJT-403/00 拆装式架桥机设计计算书（六）梁体按30 米箱梁 100 吨计。二 .架桥机设计荷载（1） .垂直荷载梁重 :Q1=100t天车重：Q2=（含卷扬机）吊梁大车横梁重：Q3=（含纵向走行）主梁、桁架及桥面系均部荷载：4=节（单边）x = t/节（单边）0 号支腿总重: Q4=1 号承重梁总重：Q5=2 号承重梁总重：Q6=纵向走行横梁（1 号车）： Q7=+=纵向走行横

2、梁（2 号车）： Q8=+=梁增重系数取：活载冲击系数取：不均匀系数取：（2） 水平荷载1 .风荷载a. 设计取工作状态最大风力，风压为7 级风的最大风压：q1=19kg/m2b. 非工作计算状态风压，设计为11 级的最大风压;q2=66kg/m2（以上数据参照石家庄铁道学院GFJT-403/00 拆装式架桥机设计计算书）2 .运行惯性力:.架桥机倾覆稳定性计算（一）架桥机纵向稳定性计算架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段，该工况下架桥机的支柱已经翻起，1号大车及2号火车退至架桥机尾部作为配重，计算简图 见图1 （单位m）:图中F6F 于工P3F1一 ,111111I'H

3、4L5S.52Z23图1P1=（前支柱自重）P2=X （22+）= （导梁后段自重）P3= X 32=（导梁前段自重）P4=（2#承重横梁自重）P5= P6=（天车、起重小车自重）P7为风荷载，按11级风的最大风压下的横向风荷载，所有迎风面均按实体 计算，Pz=2CKnqAi=x x 66 x+x =10053kg=作用在轨面以上处M抗=X15+X （22+） +X+X22=0=X32+X16+X =架桥机纵向抗倾覆安全系 数n=M 抗/M 倾=x =><可）（二） 架桥机横向倾覆稳定性计算1 .正常工作状态下稳定性计算架桥机横向倾覆稳定性最不利情况发生在架边梁就位时，最不利位置在

4、1号天车位置，检算时可偏于安全的将整个架桥机荷载全部简化到该处，计算P1为架桥机自重(不含起重车)，作用在两支点中心P1=+X 2+X2= t自为导梁承受的风荷载，作用点在支点以上处，导梁迎风面积按实体面积计， 导梁形状系数取。A=(1+r 1)(1 + 2) 2) A其中：1= 1=T 2=A= (1+) (1+) X62X =风荷载P2=Ckhe A=x x 19 x =13528kg=P3为天车导梁承受的风荷载，作用点在支点以上处，迎风面积按实体计算，导 梁形状系数取。P3=2X x x 19X x x 4=P4为架桥机起重小车重量P4=X2+100X=125tP5为架桥机起重小车及梁体

5、所受的风荷载，作用在支点以上处，P5=XX19X (3X2X2+2X30) = = t图2所示A点为倾覆支点，对 A点取矩：M 倾=+P3X +P4X +P5X= X3. 8+x+125x+x = t mM 抗=R x =x = t m架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数n=M 抗/M 倾=（x）=><可）2 .非工作条件下稳定性计算架桥机悬臂前行时自重荷载全部由车体承担，在横向风荷载作用下，其稳 定性见图3。起重小车图3与图2相比，架桥机在提的梁为倾覆作用时，架桥机有N=的横向抗倾系数，而图3中已经没有提梁，故此不用计算而得出结论它的抗倾系数满足要求。结论：架桥机稳定性符合规范要求

6、四.结构分析 （一）荷载取值：桁架及桥面系均部荷载节X =节（单边），荷载（100+X 2） X =。其余荷载取 值见前。纵向走行火车轮距为2m，当天车居于大车横梁跨中时，单片空载轮压集中力 为（+） /4=,负荷轮压集中力为（+138）/4=,架边梁时轮压集中力为（重边）： 4+138/2=,（轻边）4=.吊梁小车轮压集中力1384=（轮距）。（二）分析计算根据以上荷载值，按桁架进行分析，计算过程由有限元分析程序SAP 93来完成。工况取：（1）架桥机前移，（2）1号火车提梁，（3）2号火车提梁，（4）1号火车至 跨中、（5）中梁就位，（6）边梁就位6种工况进行计算，计算得前悬臂端最大挠度，

7、 考虑到桁架空多，加的系数，X =,待架孔导梁跨中最大挠度 71mm,考虑到桁 架空多，加的系数，71 x=78mm,大车横梁跨中最大挠度 28mm.导梁结构图见 图4各杆件在工况1, 5, 6的杆件内力见附加图各工况的轴重见图5_3ZLT_TZI前行时(L7 Bnc -7 -U. /on1.173 p 41-17320r3：,5 /3y 78r傩梁时20,21934,3/2#提梁时3/.A130.78r?0r38,/BGp' J1#天车行到跨中时0.78i120 251，、0,78fJS巴 卜架中梁时3SN3 卜T 387 3c架边梁时（重边）卜"8'3图5 （单位

8、：杆件最大内力汇总表名称计算最大内力（T）允许内力（T）备注上弦杆+272工况1B附近下弦杆266工况1B附近立杆工况6C附近斜杆工况6C附近注：受拉为+,受压为-6种工况各支点最大反力（单边）如下：（单位：吨）支点 工况、ABC工况10工况2工况3工况4工况5工况6重边轻边五.架桥机1号、2号车横梁检算架桥机1号、2号车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为12mm,底板厚度 为12mm,用160X 168X两根工字钢做支撑，截面形式如图 6。截面特性如下：查工字钢表有 S=,I= A=X 2X100+12X 406X 2=3903 mm2I=X 104X2+12X 406X (560+6)2x

9、2=计算图示如下图7（单位m）：架桥机在吊边梁对位时由导梁传到横梁的最大压力为P1P21 .应力计算两导梁中心距L二悬臂长度L=1m最大集中荷载P=横梁支点弯矩：M=x 1= - mMy93.75 0.2920.00449则翼缘板应力：一一244_-6097t/m60.97MPa 210MPa腹板最大应力:_ 9QS 93.75 (12 406 (560 6) 10maxI30.00449 2 14.5 101985t/m2 19.85MPa 140MPa 局夸B压应力F 93.75 1.35 10c 269.39MPa 320MPaTwLz 162 2 14.5Lz=22X 4+(12+25

10、)X 2=162mm换算应力：(r2 3r2, 60.972 3 19.852 70.0MPa 1.1 231MPa2 . (1)整体稳定性b0= h/b0=584=<6 l/b0=11600/=65故不必计算其整体稳定性(见钢结构设计手册P28)(2)局部稳定性计算翼缘板局部稳定b0/t=12= < b0/t=33<可b/t=12=< b /t=可腹板局部稳定：h0560h038.62 t14.5t80235 80fQ23566，345不需设加劲板。为安全起见，在直接受力处加了厚10mm的内加劲肋和厚16mm的外加劲肋，同时，其他位置布置间距为 1m的，厚10mm的内

11、加劲肋。由于焊缝按一级焊缝质量验收，具强度与钢板相同，故在此不检算而其强度认为其强度足够。经计算联结处强度满足要求。6 .架桥机0号立柱横梁计算1 .设计说明和基本依据架桥机前支柱由支柱横梁和立柱组成，立柱共计4根，在工作状态下，仅考虑外侧2根立柱承受竖向荷载，内侧2根只起横向稳定作用。前支腿最大荷载发生在架桥机吊梁就位时，端构架竖杆内力为(由电算分析)，此时由导梁传向横梁的荷载为P=.2 .立柱横梁承载力检算(1)应力检算支柱横梁采用箱形断面，如图8。设计采用16Mn钢板，顶板和底板厚度为14mm,腹板厚 10mm。计算图示如下图9:(单位:P1P2r -RAW,3口后5图截面特性如下：I=

12、XX X/12=导梁支点悬出立柱中心位置 m,则M= X = m翼缘应力：My 60.469 0.232- 16025t/m209.56MPa 210MPa 可I 0.000664腹板剪应力:QS 71.14 (14 380 (230 7) 10 iax2I0.000664 2 10 10 36358.48t/m2 63.58MPa 140MPa局部压应力Fc TwLz471.14 1.35 10528 2 1090.95MPa 320MPalz=(120X 2+10) X 2+2 X 14=528mm换算应力:2 3 2v1209.562 3 63.582 236.7MPa 1.1c 230

13、MPa可焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算3.(1)整体稳定性b0=200-10-10=180h/b 0=460/180=<6l/b0=11600/180=<65故可不必进行整体稳定性验算(见钢结构设计手册P28)(2)局部稳定性计算翼缘板局部稳定：bo/t=180/14=< b0/t=33(可)b/t=90/14=<b/t=(可)腹板局部稳定h0460 28t 1043.2故不需设加劲板，为安全起见，在直接受力处加了厚 10mm的内加劲肋 和厚16mm的外加劲肋，同时，其他位置布置间距为 1m的，厚10mm的内 加劲肋。由于焊缝按一级焊缝质量验收，具强度与钢板相同，故

14、在此不检算而其强度认为其强度足够。经计算联结处强度满足要求。7 .1号车横梁及0号柱横梁挠度计算由于横梁刚性较大，可不计自重产生的挠度计算图示如下图10：fc fdP m1 2l(3 2 )6EI一 42-_-71.93 1019.6 (3 2 0.1042)6 8.98 10834.11 10 m当 Pi= P2=时，可以把C点的P1分解开，P1=P1+P2有P1 =fC fD42- 432.73 1019.66 8.98 108(3 2 0.1042)31.871 10 m_2工,P1'm lfc'3EI一 一 4一 一%、61.02 101 9.63(1) 8(1 0.1

15、042) 2.401 10 m3 8.98 108P1'mlB 6EI-461.02 101 9.68 0.001087 rad6 8.98 108fd=mx 0 b=1x=X 10-3mfc=+=fd=+=有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下1=d1/+.245)1=dZ+.245)d1= mmd2= mm故 d=d1+d2=+= mm2. 0号车横梁挠度计算：m= l= EI=x 108当 Pi=P?=入=m/l=fc fd7.66Pm2l(3 2 )6日10 3m44.89 104 0.652 10.3 (3 2 0.0631)6 1.328 108时，可以把C点的P1分

16、解开,P1 =P1=P1+P2 有fc fD一一 4 一 218.63 100.656 1.328 1010.3q8 (3 2 0.0631) 3.181 10 3mb=065X = mfd=m x fc=+= fd=+=有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大 d计算如下1=d1/+.245)d1= mm1=dZ+.245)d2=故 d=d1+d2=综上计算，大车咬合总间距为，(100-70)X 2=60mm可八.150型分配梁：(1号车处)截面形式如上图11:(单位mm)00 .1- O 40 00.02004主02006截面特性:A=X 义 2+2X 义=2 0.016 0.3630.6 0.

17、0232(12120.6 0.02 0.192) 9.92 10 4m4跨中集中荷载P=+7641000= t pl 94.514 1.5,最大弯矩：M - 35.443t m44支点反力：R=2= t4弯曲应力：My 35.443 10 40.2 71.46 106Pa 71.46MPa 210MPaI 9.92 10腹板最大剪应力:maxQSI一4 一 一 一47.257 10(0.6 0.02 0.19) 4_9.92 102 0.01633.94 1 06 pa局部压应力33.94MPa 140MPaF 94.514 1.35 104c62.30MPa 320MPa640 2 16Tw

18、Lz-lz=600+2X 20=640mm换算应力：J 2 3 2771.462 33.942 92.53MPa 1.1 231MPa 可九.0号柱承载力检算立柱采用219mm无缝钢管，壁厚12mm （内管192mm,壁厚13mm）, 一侧立柱由两根组成，中间用60x5mm钢管作为连接。1 .若按两根钢管同受力，其截面形式如右图12所示，其失稳方向为绕y轴失稳 （加'为以内钢管为准）。图12截面特性：图13Iy 2Iy' 2(d2di2)4(d2di2)444(d4 di )6444(d4 di )64(0.2192 0.1952)222(0.1922 0.1662)2_ _

19、4_ 4(0.2190.195 )3244(0.1924 0.1664)32-20.0156m-20.0146m2_ _ _ 548.39 10 m一一 _ 545.887 10 5 m4回转半1'总糕0回转半r'y55.887 10 50.01460.06345m按一端固结，一端钱接计算长细比u_ 也 36 34.4 150ry0.0733长细比'ul-0.7 3.6 39.71 150ry0.06345由长细比，可按a类构件查表（钢结构设计手册594页），取安全系数n=2, 得应力折减系数分别为=,二应力2 71.14 1040.9538 0.015695.6MPa

20、 210MPa可、. N 2 71 14 10应力103.047MPa 210MPa 可A 0.94187 0.01462 .只考虑外侧单根受力，内侧一根作为一种约束，则应力： （图见13）22(dd1 )_22(0.912.166)0.0073m244(d di )64(0.1924 0.1664)64一一 一 _ 542.9435 10 5m4Iy 2.9435 10 5A”回转半 r 一. 0.0635my A.0.0073按一端固结，一端钱接计算长细比ul-0.7 3.6 39.7 150ry0.0635由长细比，可按a类构件查表(钢结构设计手册594页)，取安全系数n=2, 得应力折

21、减系数分别为=应力2 71.14 1040.9419 0.0073206.93MPa210MPa十.起吊系统检算1.起升系统检算起开卷样机5t, 8轮100t滑车组，钢丝绳走16。起升荷载Q=(实际净吊重为40t),、网0为1(1n) 0.96 (1 0.9616)八”滑车组效率：e 0.72n116 (1 0.96)57 2所需牵引力：P .一 4.965t 5t 可n e 16 0.72选用公称抗拉强度为1700MPa的钢丝纯，查表得其破段拉应力为，考虑钢丝问 受力不均和内力的存在，按折减。安全系数n=X6X=> 6可2.吊两千斤纯验算选用6X37丝小,10股公称抗拉强度为1700M

22、Pa的钢丝纯，查表得其破段拉 应力为，考虑钢丝间受力不均和内力的存在，按折减。安全系数n=x10x=10可十一.架桥机导梁整体稳定性计算导梁的整体稳定性计算可近似为一实体钢梁。导梁在0号支柱、1号腿2号腿处有横向支撑或横向联结，故不必在此处检算导梁纵体稳定1,导梁跨中主弦杆截面形式见下图 14:(单位：cm)y I -1 IOO"I甲土+一 心 _A= () X8=656cm2Ix=656X 1002=6560000cm4Iy=656X 502=1640000cm2Wx=Ix/y=5660000/(100+=Wy=Iy/x=1640000/(50+=26240cm3Ix 656000

23、0. 100cmA .656ly 1640000”ry .50cmA :656入 x=b/rx=3200/100=32入 y=l0/ry=3200/50=64查表Q235（b类构件）得：小x二,（I）y=竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：W°=19kg/m2)Mx=RX 16-qX 162/2= X 16X X 162/2= m横向风力产生在导梁跨中最大弯矩：按 7级风压检算W=KK2K3KW0=1X x x x 19=m计算原理：也人f 170MPa xWx yWyMx,My 绕强轴和弱轴作用的最大弯矩.Wx,Wy按受压边缘确定的强轴和弱轴的抵抗矩绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数f允许抗

24、压强度值横向风力作用在导梁上引起的跨中弯矩，这里近似按简支梁计算导梁跨中风 力弯矩My=2X X X (322/8) X 10-3= mMxxWx_ 4My 565.76 10yWy 0.929 58311.116 1040.786 26240107.35MPa f 170MPa 2图15.当架桥机前行时，B点截面及截面特性同上有:Wx=Wy=26240cm3()x=, (I)y =竖向最大弯矩 Mx=ql2/2=X 322/2+32X =横向最大弯矩(取 7 级风压)My=ql2/2=2 X 10-3 XXX322/2=Mx My 906.24 10423.30 104178.4MPa1.0

25、5f 178.5MPa xWx yWy 0.929 58311.11 0.786 26240十二.导梁大车走道梁计算考虑导梁上弦杆杰问不能承受轮压集中荷载，故钢枕(16b工字钢，(r=215MPa, W=141cm3)间距取，均置于节点上，钢轨采用P50,允许弯应力(r=400MPa, W4网轨受弯按按简支梁计算，最大轮压为P=,行走轮压1 .钢轨M max=pl/4=1 X X 4= t m(T=X 104/=<(T =400满足规范要求。2 .工字钢行走时：M= pl/4=1 X X 4= t m(r=X 104/141=<(t =215X=W1米一根工字钢不能少。3.架梁时由

26、于轮压增加，在架梁时轮下工字钢按米一根放置十三.吊梁火车横梁计算(1) 受力计算架桥机火车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为20mm,底板厚度为20mm截面 形式如图15。截面特性如下：A=20X 2X 460+16X (800-40)=30560 mm2I=20X 460 X 4002 X 2=Xl0-3m4计算图示如下图16:图16架桥机在架梁全过程中弯矩最大为活载在跨中, 应力计算横梁支点弯矩：M=X2X4= - m则翼缘板应力：_ 4 一My 94.25 100.432.944 10128.06 106 Pa 128.06MPa 210MPa腹板最大应力:4 一 一 一一 一 一一QS

27、 16.25 2 10(0.46 0.016 0.39)max I19.38MPa 一一一 3_ _2.944 10 3 0.016140MPa19.80 106 pa局部压应力c TwLzF 16.25 241.35 10500 1654.84MPa 320MPa仁460+20X 2=500mm换算应力：V (T2 3T2*28.062 3 19.802132.57MPa 1.1 231MPa(2) .大车横梁稳定性计算1.横梁整体稳定性计算见图17 ,图17(1).惯性力产生的倾覆力矩P=QV/gt Q为自重，V为行车速度，V=ming为重力加速度，取10m/S2, t为刹车时间，t=2s

28、小车产生的惯性力矩Q1=10th1 =一 10 3 1.85,M 惯 1= 0.04625t m10 2 60横梁惯性力矩Q2=h2=一 6.4 3 1.14M 惯2= 0.0176t m10 2 60混凝土梁体产生的惯性力矩Q3=80X =88th3=一 88 3 3.050.671t mM 惯 3=10 2 60M 惯=M 惯 i+ M 惯 2+ M 惯3=?m(2)风力产生的倾覆力矩按7级风力计算，q=19kg/m2=m2,迎风面积均按实体计算。P 风=2 CKnqAi,c=, K=小车风力产生的力矩Pi=X X X 2X2=Mi=X =横梁风力产生的力矩昨X X XX =M2=x =

29、混凝土纵向风力产生的力矩R=X X XX =M3=X =M 风=Mi+ M2+ M3=M倾=M风+ M惯=(3)梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重：Wi=10t,横梁自重：W2=混凝土自重：W3=80X =88t抗倾覆力矩为(d=，轮间距为)W= Wi+ W2+W3/2=10+882=贝M稳=X =(4).抗倾覆安全系数n= M 稳/ M 倾=口T因此，横梁整体满足稳定性要求。2,横梁单个稳定性计算见图15和16由于工字钢两端有连接，计算长细比时按米，外加的系数以考虑工字钢两端有连接X =<20 可一.1#, 2徽梁连接处计算1 .讨论最大受力当 P1=P2= t 时Ma=Qa=0当 P1

30、= t P2= t 时有 Rx= t R= tMa=Qa= t (偏安全)有 Mamax=假定 Qamax= t2 .构造要求：2X =<200 mm 可义=<140 mm 可3X =<304 mm 可3 .销子受弯：(+32+40) X 2=173<5X 90=450 mm可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求4 . Mamax和QQamax的共同作用计算简T-h T图见右(图中销子为Q(|)90mm,中Q心距为一304mm):T #有Mamax=Qamax= t 则T=Mamax/= tQ= Qmax/2=2= t销子的面积S=X X 902= mm2(1)T 的作用下：t=T/S=x 104/= MPa<500MPa(2) Q 的作用下：q=Q/S=X 104/= MPA<500MPaVTn3? V371.932 3 47.962381.10MPa(3)合力的作用5.连接钢板1.1 55cMPa(1) .从上图中(1)的位置破坏(架'为内侧的钢板):S=200X (+32) X 2=18600 mm2S=200X40X 2=16000mm2t=T/S=x 104/18600= Mpa < 210MPat ' =T/S=104/16000= Mpa < 210 MPa满足要求。(2) 1-1截面上破坏：