LYJ40150型架桥机计算书

1、LYJ40-150 型架桥机计算书一、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 JTJ021-89）五）、梁体按 40MT 梁150吨计二、架桥机设计荷载一）、垂直荷载梁重： Q1=150t天车重：Q2=7.5t含卷扬机）吊梁天车横梁重：Q3=7.3t（含纵向走行主梁、桁架及桥面系均部荷载：q=1.29t/节（单边,1.29为.1=1.42 t/节（单边0号支腿总重 : Q4=5.6t1 号承重梁总重： Q5=14.6t2号承重梁总重： Q6=14.6t纵向走行横梁 1号车）：

2、 Q7=7.5+7.3=14.8t纵向走行横梁 2号车）： Q8=7.5+7.3=14.8t梁增重系数取： 1.1活载冲击系数取： 1.2不均匀系数取： 1.1 二）、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：q仁19kg/m2b、非工作计算状态风压，设计为11级的最大风压：q2=66kg/m22、运行惯性力：=1.1三、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P6 P5P4P2P3PiP7_叭厂十T4364.51.71718925 70图1Pi=5.6t前支柱自重）P2=

3、1.42X 25+9） =48.28t导梁后段自重）P3=1.42 X 36=51.12t导梁前段自重）P4=14.6t （2#承重横梁自重P5= P6=14.8t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P7=艺 CKnqAi=1.2 X 1.39X 66X （0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5X 12.9=10053kg=10.05t作用在轨面以上5.58m处M 抗=48.28X 17+14.8X 25+1.7） +14.8X 31.2+14.6X ）M 倾=5.6X 36+51.12X 18+10.0

4、5X 架桥机纵向抗倾覆安全系数n=M 抗/M 倾=2042.68心177.839X 1.1=1.571.3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，计算简图见图2。P1为架桥机自重 不含起重车），作用在两支点中心P1=48.28+51.12+7.3X 2+14.6X 2=143.2tP2为导梁承受的风荷载，作用点在支点以上3.8m处，导梁迎风面积按实体面积计，导梁形状系数取1.6。A=(1+ n 1>(1+ n 2> A 其中：n 1=0.

5、53、 n 2=0.52A=<1+0.53) <1+0.5)X 70X 2.25=361.4625nf风荷载 P2=Ckh & A=1.6X 1.39X 19X 361.4625=15274kg=15.274tP3为天车导梁承受的风荷载，作用点在支点以上5.179m处，迎风面积按实体计算,导梁形状系数取1.6。P3=2X 1.39X 1.6X 19X 0.8X 0.46X 4=124.4kg=0.1244tP4为架桥机起重小车重量P4=7.5X 2+150X 1.1= 180tP5为架桥机起重小车及梁体所受的风荷载，作用在支点以上8.113m处，P5=1.39X 1.6X

6、19X<3X 2X 2+2X 30) =3042.432kg =3.042t图2所示A点为倾覆支点，对A点取矩：M 倾=P?X 3.8+P3 X 5.179+F4X 1.435+P5X 8.113=15.274X 3.8+0.1244X 5.179+180X 1.435+3.042X M 抗=P1X 4.8=143.2X 架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数n=M 抗/M 倾=687.36/<341.67X 1.1) =1.83>1.3 可图22、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。与图2相比，架桥机在提的梁为倾覆作用

7、时，架桥机有N=1.83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图3四、结构分析 一）、荷载取值桁架及桥面系均部荷载1.29"节X 1.1=1.42t/节（单边 ,荷载150+7.5 X 2） X 1.2=198.0t。其余荷载取值见前。纵向走行天车轮距为2m ,当天车居于天车横梁跨中时，单片空载轮压集中力为7.5+7.3） /4=3.7t;负荷轮压集中力为 7.3+198） /4=51.325t;架边梁时轮压集中力为 重 边）7.3/4+198/2=100.8251 轻边）7.3/4=1.825t;吊梁小车轮压

8、集中力 198/4=49.5t轮距 1.6m）。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、（21号天车提梁、（32号天车提梁、（41号天车至跨中、（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 852.6mm,考虑到 桁架空多，加1.1的系数，852.6X 1.仁937.86mm；待架孔导梁跨中最大挠度 71mm，考虑 到桁架空多，力卩1.1的系数，71 X 1.仁78mm；天车横梁跨中最大挠度 28mm。导梁结构图见图4。I空空空空空空空空空盘空空空空空空空空空空空空空空番总空屋空空空空空空空空空

9、空空浜IABC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单位t）。前行时1#提梁时2#提梁时0.78m0.78m34.5738.78625m34.5737.480.78m0.78m36m*1#天车行到跨中时38.78620.25137.4820.25138.85架中梁时架边梁时 < 重边)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+232.79272工况1B附近下弦杆-228.02266工况1B附近立杆-90.408119.0工况6C附近斜杆-57.673.6工况6C附近注：受拉为+,受压为-支点 工况ABC工况12.34598.730

10、工况267.14540.42923.333工况369.1474.9523.14工况445.45777.57140.502工况526.3976.8960.245工况6重边25.86111.38395.29轻边26.9342.39825.406五、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12m m,用160X168X14.5两根工字钢做支撑，截面形式如图 6。截面特性如下：查工字钢表有 S=146.45cm2 I=68512.5cm4,贝U2A=146.45X 2X 100+12X 406X 2=3903mm2I=68512.5X 104X

11、 2+12X 406*560+6) 2X 2=4.49_3m4计算图示如下图(单位m>:P1P20.959.6Tsr0.95架桥机在吊边梁对位时由导梁传到横梁的最大压力为 93.75t.1应力计算P=93.75t,则横梁支点弯两导梁中心距 L=9.6m，悬臂长度 L=1m，最大集中荷载矩：M=93.75 X 0.95=89.06t m则翼缘板应力：腹板最大应力:局部压应力Lz=22 X 4+(12+25> X 2=162mm换算应力：2、稳定性计算<1）、整体稳定性b0=268-14.5=253.5mmh/bo=584/253.5=2.3<6l/bo=115OO/253

12、.5=45.37<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=253.5/12=21.125 < b /t=33<可b/t=76.75/12=6.4< b /t=12.4可 、腹板局部稳定：16mm的外加劲肋，同不需设加劲板。为安全起见，在直接受力处加了厚10mm的内加劲肋和厚时，其他位置布置间距为1m的，厚10mm的内加劲肋因为焊缝按一级焊缝质量验收，其强度与钢板相同，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。六、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

13、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36.8t由电算分析），此时由导梁传向横梁的荷载为 P=71.14t.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&设计采用16Mn钢板，顶板和底板厚度为14mm,腹板厚10mm。图8计算图示如下图9： 单位：m）P1P2截面特性如下:l=0.380 X 0.463-(0.38-2X0.01>X 0.4323/12=0.000664m4导梁支点悬出立柱中心位置 0.8m，贝U M=71.14 X 、翼缘应力：

14、、腹板剪应力: 、局部压应力lz=（120 X 2+10> X 2+2 X 14=528mm 、换算应力：A可焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算。<2）、稳定性验算、整体稳定性5=200-10-10=180h/b0=460/180=2.556<6l/b0=11500/180=63.89<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：b0/t=180/14=12.86< bc/t=33 可b/t=90/14=6.43<b/t=12.4 可腹板局部稳定：故不需设加劲板，为安全起见，在直接受力处加了厚1

15、0mm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。因为焊缝按一级焊缝质量验收，其强度与钢板相同，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。七、1号车横梁及0号柱横梁挠度计算 因为横梁刚性较大，可不计自重产生的挠度 计算图示如图10：图101、1号车横梁挠度计算：m=0.95m、l=9.6m、El=8.98 x 108当 P1=P2=71.93t入=m/l=0.95/9.6=0.099当P1=93.75t、P2=32.73t时，可以把C点的P1分解开，P1=P+P2有=93.75-32.73=61.02t_3fd=mx 0 b=0

16、.95X 0.001033=0.981x 10 mfc=1.683+2.157=3.84mmfd=1.683+0.981=2.664mm有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大 d计算如下:3.84/0.95= d1/(2.25+.245>d1=10.085mm2.664/0.95=d2/(2.25+.245> d2=7mm故 d=d1+d2=10.085+7=17.085mm2、0号车横梁挠度计算m=0.6m、l=10.3m、EI=1.328X 108,当 Pi=P2=44.89t入=m/l=0.6/10.3=0.0583当 P1=71.14t、P2=18.63t 时<P 1=7

17、1.14t P2=18.63t 时)，可以把 C 点的 P1 分解开,P1=P1' +P2有 P1' =71.14-18.63=52.51fd=m x 0 b=0.6X 0.001033=0.00062mfc=2.702+5.172=7.874mmfd=2.702+0.62=3.322mm有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下3.322/0.95=d1/(2.25+.245> d仁 8.72mm7.874/0.95=d2/(2.25+.245>d2=20.68mm故 d=d1+d2=29.4mm综上计算，天车咬合总间距为 29.4mm, (100-70>

18、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)截面特性:2A=0.6 X 0.02 X 2+2 X 0.36 X 0.016=0.03552m跨中集中荷载 P=93.75+764/1000=94.514 t最大弯矩:支点反力：R=94.514/2=47.257 t弯曲应力：腹板最大剪应力:局部压应力：lz=600+2X 20=640mm换算应力：九、0号柱承载力检算,一侧立柱由两立柱采用 219mm无缝钢管，壁厚 12mm内管192mm,壁厚13mm)根组成，中间用60X 5mm钢管作为连接。（加为以内钢管为准截面特性：按一端固结，一端铰接计算长

19、细比由长细比，可按a类构件查表 3.4-5钢结构设计手册594页），取安全系数可n=2,得应力折减系数分别为 =0.9538,=0.94187。应力2、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)按一端固结，一端铰接计算长细比由长细比，可按 a类构件查表 3.4-5<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 =0.9419应力十、起吊系统检算1、起升系统检算起升卷样机5t，8轮100t滑车组，24.5mm钢丝绳走16。；起升荷载Q=57.2t<实际 净吊重为40t),所需牵引力:选用公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳，查表得其破段

20、拉应力为38.1t，考虑钢丝间受力不均和内力的存在，按0.7折减。安全系数 n=38.11 X 6X 0.7/57.2=7.46>6 可2、吊两千斤绳验算选用6X 37丝© 36.5mm ,10股公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳，查表得其破段拉应力为83.9t，考虑钢丝间受力不均和内力的存在，按0.7折减。安全系数 n=83.9X 10X 0.7/57.2=10.2710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。T厂IIoo1|Ic :LJVV111)0丄1、导梁

21、跨中主弦杆截面形式见下图 14： <单位：cm)2) X 8=656cm24lx=656X 100 =6560000cm2 2I y=656 X 502=1640000cm23Wx=Ix/y=5660000/(100+12.5>=58311.11cm3Wy=l y/x=1640000/(50+12.5>=26240cmi入 x=l0/rx=3600/100=36入 y=l0/ry=3600/50=72查表 Q235(b 类构件得：© x=0.929, © y=0.786竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：2 2Mx=RX 18-qX 182/2=23.36X 1

22、8X 2-1.42X 182横向风力产生在导梁跨中最大弯矩：按7级风压检算<Wo=19kg/m2)W=KiK2K3K4Wo=1 X 0.4X 1.0X 1.2 X 19=9.12kg/m计算原理：Mx,M y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巾一一绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数f允许抗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 9.12X 2.495X (362/8>X 10-32 当架桥机前行时33B 点截面及截面特性同上有：Wx=58311.11cm、Wy=26240cm、© x=0

23、.929、© y=0.786,2 2竖向最大弯矩 Mxql /2=1.42X 36 /2-36X 横向最大弯矩 取 7 级风压)My=q|2/2=2X 10-3X 9.12X 2.495X 362十二导梁天车走道梁计算考虑导梁上弦杆杰间不能承受轮压集中荷载，故钢枕<16b工字钢,(T =215MPa,W=141cm3)间距取 1.0m，均置于节点上，钢轨采用P50,允许弯应力c =400MPa,W=287.2cm3钢轨受弯按按简支梁计算，最大轮压为 P=31.55332t,行走轮压17.988t1、钢轨M max= pl/4=1 X 31.55332X c =5.522X 10

24、4/287.2=192.26MPa<c =400MPa满足规范要求。2、工字钢行走时：M= pl/4=1 X 17.988X c =3.1479X 104/14仁223.26Mpa<1.05c =215X 1.05=225.75Mpa可1M 一根工字钢不能少。3、架梁时因为轮压增加，在架梁时轮下工字钢按0.5M 根放置十三、吊梁天车横梁计算<一)、受力计算架桥机天车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为20mm，底板厚度为20mm截面形式1oocoV1J、'/、h1- 21160图15如图15。截面特性如下：2A=20 X 2X 460+16X (800-40>=3

25、0560mm21=20 X 460X 4002X 2=2.944X 10-3m4计算图示如下图：P11.5m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=16.25 X 2X 11.6/4=94.25t m<M=16.25 X 2X 11.5/4=93.44t- m)则翼缘板应力：腹板最大应力: 局部压应力lz=460+20X 2=500mm换算应力：<二）、天车横梁稳定性计算1、横梁整体稳定性计算见图17<1）、惯性力产生的倾覆力矩2P=QV/gt、Q为自重，V为行车速度，V=3.0m/min，g为重力加速度,取10m/S , t为刹车时间,t=

26、2s 、小车产生的惯性力矩Qi=10t hi=1.85mM 惯i=| 、横梁惯性力矩Q2=6.4t h2=1.1mM惯2= 、混凝土梁体产生的惯性力矩Q3=80 X 1.仁 88t h3=3.05mM 惯 3=_J|M 惯=M 惯 1 + M 惯 2+ M 惯 3=0.73485t?m<2）、风力产生的倾覆力矩按7级风力计算，q=19kg/m2=0.019t/m2;风面积均按实体计算，贝U P风=工CKnqAi ,=1.6, K=1.39 、小车风力产生的力矩P1=1.6X 1.39X 0.019X 2X 2=0.169tM1=0.169X 、横梁风力产生的力矩P2=1.6X 1.39X

27、 0.019X 13.1X 0.8=0.443tM2=0.443X 、混凝土纵向风力产生的力矩P3=1.6X 1.39X 0.019X 3.2X 2.5=0.338tM 3=0.338X M 风=M1+ M2+ M 3M 倾=M 风 + M 惯<3）、梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重：W1=10t,横梁自重：W2=6.4t，混凝土自重： W3=80X 1.仁88t,抗倾覆力矩为 <d=1.0m,轮间距为 2.0m）: W= W1+ W2+W3/2=10+6.4+88/2=60.4t则 M 稳=60.4 X 1.0=60.4 t.m<4）、抗倾覆安全系数n= M 稳/M 倾=6

28、0.4/2.56575=23.54>1.3可因此，横梁整体满足稳定性要求。2、梁单个稳定性计算见图15和16因为工字钢两端有连接，计算长细比时按0.46M，外加0.75的系数以考虑工字钢两端有连接11.5X 0.75/0.46=18.75<20 可<1)、1#和 2#梁连接处计算PiP2 、讨论最大受力当 p仁P2=71.93t时，MA； Qa=0当 P仁93.75t、P2=32.73t时，有 Rx=100.11t、RY=26.37t、MA=63.24t.m Qa=93.75- 32.73=61.02t<偏安全)有 MAMAx，假定 Qamax =93.75-32.73

29、=61.02t 、构造要求：2X 90.2=180.4<200mm可1.5X 90.2=135.3<140mm可3X 90.2=270.6<304mm可 、销子受弯：<14.5+32+40) X 2=173<5X 90=450mm可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求。、QM AMAX 和Qamax 的-共同作用计算J»T简图见右图中销子为©90mm,中心(距为304mm):有 M amax； Qamax =61.02 t,贝U T=M amax /0.304=71.93/0.304=236.61tQ= Qamax/2=61.02/2=30.51

30、 t销子的面积 S=0.25X 3.14X 902=6361.7mm21）、T 的作用下：t=T/S=236.6lX 104/6361.7=371.93MPa<500MPa2）、Q 的作用下：q=Q/S=30.5lX 104/6361.7=47.96MPa<500MPa3）、合力的作用、连接钢板1）、从上图中<1）的位置破坏（架为内侧的钢板>:2S=200X<14.5+32） X 2=18600mmS' =200X 40X 2=16000mm24t=T/S=236.61 X 10 /18600=127.21Mpa<210MPat' =T/S=236.61 X 104/160