起重机主梁设计00

1、第1章 绪 论. 21.1 集装箱龙门起重机的发展与分类 . 2第2章 轨道式集装箱龙门起重机. 错误！未定义书签。2.1 主要用途与工作过程 . 错误！未定义书签。2.2金属结构的基本要求. 32.3金属结构材料的选用. 32.4金属结构的类型. 42.5几种典型结构. 4第3章 载荷及金属结构设计计算推则. 73.1载荷的种类. 73.2 梁的种类和面型式 . 83.3 设计的一般规则 . 9第4章 总体计算. 124.1 总图及主要技术参数 . 124.11总图 . 124.12主要技术参数 . 134.2 稳定性计算 . 144.3 主梁计算 . 194.31主梁载荷及其内力计算 .

2、194.32 主梁几何参数计算. 244.33 载荷组合及强度、稳定性验算. 244.34 主梁静刚度计算. 324.4支腿计算. 错误！未定义书签。4.41 支腿简图. 错误！未定义书签。4.42 支腿截面几何参数计算. 错误！未定义书签。4.43 支腿载荷及内力计算. 错误！未定义书签。4.44 刚性腿截面11和12，柔性腿截面21和22的强度11、12和21、22的强度计算 . 错误！未定义书签。4.5门形架（马鞍）计算. 错误！未定义书签。4.51载荷内力计算 . 错误！未定义书签。4.52 强度计算. 错误！未定义书签。第5章 结论展望. 34谢 辞. 35 设计成员参考文献. 36

3、第1章 绪 论1.1 集装箱龙门起重机的发展与分类第二次世界大战以后，在运输业发生了一场技术革命集装箱运输。六十年代末期集装箱运输受到世界各国的普遍重视从而得到了迅速发展，已形成一个完整的体系。国际标准化组织为集装箱规定了统一的规格、重量。为发展集装箱运输，又出现了许多种类的装卸机械，集装箱龙门起重机就是其中的一种。集装箱龙门起重机由普通龙门起重机发展而来，是专门用来装卸集装箱的一种起重机，被广泛的用于码头、车站、货场等。集装箱龙门起重机最早出现于1958年。1965年以后轨道式集装箱龙门起重机有了很大的发展，随后在19711972年轮胎式集装箱龙门起重机又有显著的增多。目前，国外集装箱龙门起

4、重机正朝着装卸自动化的方向发展，为了提高装卸效率采用计算机控制起重机的各种动作它可以安全、准确的将集装箱搬运到指定的位置。集装箱龙门起重机的种类很多，一般可按运行方式或主梁结构特点来分类。 按运行方式分：按运行方式可分为轨道式集装箱龙门起重机和轮胎式集装箱龙门起重机。 轨道式集装箱龙门起重机装卸效率高，操作简单，但运行受轨道限制。轨道式集装箱龙门起重机广泛的应用在车站、港口和货场。轮胎式集装箱龙门起重机的最大特点是机动性能好，效率高。但这种类型的起重机造价较高，操作较复杂。这种起重机多用于铁路车站和港口码头。为了提高装卸效率，准确的控制运行路线，近年来，己研制成轮胎式集装箱龙门起重机的大车自动

5、导向系统。按悬臂分：集装箱龙门起重机可分为双悬臂、单悬臂和无悬臂种。按主梁的结构分集装箱龙门起重机可分为珩架梁和箱形梁。按主梁的数量分：集装箱龙门起重机可分为单梁式和双梁式。此外，还可以按支腿型式分，如n 形支腮u 形支腿以及L 字形支腿等。第2章 轨道式集装箱龙门起重机2.1金属结构的基本要求集装箱龙门起重机是一种载荷大、工作繁重的重型机械，又是一种移动的机械，为了保证起重机的正常工作，对此种起重机金属结构提出如下要求：1 坚固耐用。金属结构首先必须保证整个起重机有良好的工作性能因此结构本身应该有足够的强度、刚度和稳定性；2 使用方便，符合工作要求，3 重量较包省材料。金属结构的重量约占起重

6、机总重量的50%80，对重型起重机甚至到达90，因它是一种移动机械，减轻自重不但节省许多钢材，而且也相应地减轻了机构的负载和支承结构的造价。4 制造工艺性好，成本低，维修简便；5 外形美观。这些要求是互相联系，又是互相制约的。为了设计好一台集装箱龙门起重机，可进行多种方案比较，根据以上条件选取最优方案。2.2金属结构材料的选用轨道式集装箱龙门起重机的金属结构，它的工作状况非常繁重，经常承受有变化的动力载荷，因此要求材料有较高的强度和耐久性(疲劳强度 ，材质均匀而有塑性，当起重机在低温下工作阶材料还必须有足够的冲击韧性。此外，由于广泛采用焊接结构，还需要考虑材料的可焊性，以及时效性和耐腐性等。日

7、前制造起重机金届结构所选用的材料主要足普通碳素结构钢和低合金高强度钢，用来制作起重机的主要骨架；也有少量的铸钢用来做结构文座和垫件。结构钢是一种低碳钢，用于金属结构的低碳钢含碳员不超过0.22。低合金钢也是一种低碳钢，它还含有不超过2.5的合金元素(锰、硅、铜、铬、镍、硼等 。起重机金属结构中主要受力杆件(如主梁、端梁、小车架、大小车平衡架、臂杆、导向架、支腿及吊具等 应该用A 3或C3钢来制造。因为它具有足够的强度、塑性、韧性和较好的可焊性。当钢材供应不足时，可按起重机结构的重要程度允许采用C3F 或A3F 钢制造。在低温下(-20度以下 工作的起重机所采用的钢材必须保证一定的冲击韧性并进行

8、180度的冷弯试验。应采用特类3号平炉镇静钢(C3或低合金钢来制造。起重机的工作温度低于-40度时，最好采用桥梁钢或低合金钢(16Mn。2.3金属结构的类型轨道式集装箱龙门起重机的金属结构类型很多， 但归纳起来，主要是由主梁横梁和支承主梁的支腿组成。集装箱龙门起重机按主梁结构型式，可分为板梁龙门起重机和珩架式龙门起重机。按主梁与支腿在龙门架平面内连接方式，可分为刚性支腿龙门起重机和一刚性腿一柔性腿龙门起重机，刚性支腿与主梁刚性连接通常支腿的上部宽度等于或略大于主梁连接处的高度，柔性支腿与主梁连接处的腿宽尺寸远小于主梁的高度，一般做细长的等截面支腿，它的刚度较小，柔性腿与主梁可采用螺栓连接、柱型

9、铰、球型铰连接，近年来国外还采用氯丁橡胶轴承代替球型铰的连接。按主梁数目，可分为单主梁龙门起重机和双主梁龙门起重机。按有无悬臂，可分为双悬臂龙门起重机、单悬臂龙门起重机和无悬臂(门式 龙门起重机三种。2.4几种典型结构1、箱形双主梁龙门架结构我国生产的30.5吨轨道式集装箱龙门起重机。它的额定起重量为30.5吨，跨度18米，两端有效悬臂各为75米，起升高度为82米。这种起重机的结构型式是偏轨箱形双梁双悬臂龙门架结构。该龙门架是用钢板焊成的两根偏轨箱形主梁和两根上端梁组成的顶面水平框架，再加上四条箱形的支腿，每一侧的两条支腿在下端用下横梁连接，这就构成了起重机的龙门架。顶面水平框架的尺寸为440

10、00 x17398毫米，小车轨距为14660毫米。龙门架跨度为18000毫米，高度为11350毫米。因为跨度比较小侧向力不大，所以两条支腿均采用刚性连接。偏轨箱形主梁上面铺设钢轨供小车运行之用，主梁上盖板兼作走台，便于安装与维护保养。其中一根主梁的内侧沿全长架设一工字梁，挂电缆的小跑车沿工字钢的边缘滚动，为小车供电。这根主梁的外侧挂有电器房，里面装有大车运行机构的电器柜和总开关。电器房下面门腿上装有电缆卷筒，外电源由此接入。另一根主梁下面的一条支腿上没有扶梯。两根下横梁的下面部装有防风夹轨器。下图2.1是西德Mohr Federhaff 公司生产的带门式框架的箱形双梁双悬臂龙门起重机，这种起重

11、机起重量为35吨，跨度为22米，两端有效思臂长度各为8.5米，起升高度为l0.5米，主要用于铁路货运站或集装箱场。它的结构特点，是有二根箱形主梁与两根箱形端梁构成了顶面水平框架，在水平框架门腿处还加有较刚强的横向门框，将主梁用螺栓固定在门框的支腿内侧。右边横向门框架支腿是挠性的，左边横向门框架支腿是刚性的，这种龙门架沿大车轨道的方向水平刚性好，适用于大车运行速度较高的龙门起重机。 图2.2是GANZ 公司生产的带拉杆门式框架的箱形双梁双悬臂龙门起重机。这种起重机起重量为32吨，跨度18米，能跨越三股铁路轨道，适用于沿海码头堆执它的结构特点：由于用于海边装卸船上的集装箱，要求悬臂比较长，自重也比

12、较大，为减轻起重机的自重，在封闭的水平框架与横向框跳之间增设拉杆。另外在海边作业，海边基础承压强度小，要求轮压不宜过大，所以龙门起重机的小车采用钢丝绳牵引的。 图22 带拉杆门式框架的双梁双悬臂龙门起重机 图2.3 箱形双梁下部支撑的双悬臂龙门起重机图2.3是日本Mitsui Pa c c co 公司生产的箱形双梁下部支承的双悬臂龙门起重机，这种起重机起重量为30吨，跨度为37近海侧臂长10米，陆侧悬臂11.5米，起升高度为11米。它的结构特点：如图2.4所示，在龙门起重机的主梁内侧靠近下翼缘处有局部突出的承轨梁，小车支承和运行在承轨梁上，因为这种结构能使主梁上轨道之间的距离比较小，因而小车架

13、短小，小车自重轻；又因为小车高度与主梁高度重叠，减少吊车空间高度；同时在上盖板之间用横梁加固，于是提高了主梁的水平刚度。当然它与普通箱形双梁相比，由于多了突出在下边缘附近的承轨梁，便增加了焊缝的数目，为焊接工艺带来了复杂性。第3章 载荷及金属结构设计计算推则金属结构是起重机的承载骨架。保证结构安全可靠的工作为起重机良好的使用性能是金属结构设计的基本目标。为了达到上述目标，合理地分析和计算载荷，合理地确定设计计算准则是至关重要的。本章主要讨论起重机金属结构的载荷计算和载荷组合原则，起重机金届结构的强度、刚性和稳定性设计准则。用动态的观点分析载荷和按结构工作等级计算结构件的疲劳强度是本章的重点。3

14、.1载荷的种类用在起重机金属结构上的载荷种类很多，通常根据裁荷的性质划分：1. 重力载荷起重机的重力裁荷包括自重载荷和起升载荷两大部分。自重裁荷是指起重机的结构、机械设备、电气设备以及附设在起重机上的存仓、连续输送机和它们所带购物料等的重力。起升载荷是起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最重的有效物品、取物装置(吊钩、吊环或用梁等下滑轮央套、抓斗、容器和起重电磁铁等 、挠性悬挂件及其它在起升机构驱动下作升降运动的设备的质量。悬挂长度小于5Dm 的起升钢丝绳的重力可略去不计。在有移动载重小车的起重机中，考虑到小车相对于结构有位置变化，有必要引进移动载荷的概念。移动裁荷由自重载荷中的小车自重及起

15、升载荷组成。2惯性裁荷和振动裁荷这类裁剪均属于动力载荷。惯性载荷是指狭义的惯性力，即不计体系弹性振动、由则体动力学求得的惯性力，包括运行机构不稳定运动时，起重机自身质量和起升质量的水平惯性力；回转机构工作时回转质量的法向惯性力和回转机构不稳定运动时回转质量的切向惯性力，变幅机构不稳定运动时作变速运动的质量的惯性力等。振动裁荷是指弹性体系对各种激励的动力响应的效应，即弹性体系在各种载荷的非静态作用下，由于振动所产生的载荷增长，通常称为这些载荷的动裁效应，振动载荷包括起升质量离地起升或下降制动时，所激发的起重机自身质量和起升质量的最大振动惯性力；运行机构行驶在不平路面或轨接头上时，由于冲击作用所引

16、起的起重机自身质量和起升质量的最大振动惯性力；远行、回转和变帧机构不稳定运动时由于驱动力或制动力的快速作用，或者说由于刚体运动惯性力的快速作用所造成的振动效应小车或大车撞击缓冲器时的振动效应等。3自然载荷风、冰、雪、地震和温度变化等自然因素所造成的载荷。4其他载荷共他载荷包括有起重机偏斜运行时，轨道作用在车轮上的水平侧向力；结构在运输和安装过程中所受到的各种特殊载荷，静态超载实验和动态超载试验时所受到的试验载荷等。3.2 梁的种类和截面型式梁分型钢梁和组合梁两类。型钢梁由单根轧制型钢槽钢、普通工字钢和轻型工字梁(图3.1a 、b 、c 等制成，构造简单，制造力便，成本低廉。但由于型钢受轧制条件

17、的限制，共就面尺寸的大小和面积的分布均有一定的局限性，最大型钢的截面尺寸有限，有时不能满足具体构件的强度和刚性要求。型钢截问的特性参数比J W h/2(二分之一型钢高和W A p(核心距 相对较小，例如随着型号的增大，普通工字钢的I W 在5一31.5cmW A 在3.419.3cm 范围内；轻型工字钢的I W 在531.5cm ，W A 在3.321.8cm 范围内，而一般组合梁，以512吨、22.5m 的桥式起重机的主梁为例，I W 在55.868.3c m ，W A 在3237.2c m范因内，因此在相同强度的条件下，型钢梁自重较大，刚性较差。国外生产的标准H 形钢（见图3.1d ），其

18、截面尺寸的大小和面积的分布均有所改善，随着型号的增大，I W 可达445cm ，W A 最大可达295cm 。此外，H 形钢的横向抗弯能力也有较明显的提高，是轧制型钢中较合理的截面型式。用薄钢板模压或冷弯而戊的薄壁型钢也能改进截面的特性比W A ，但目前我国生产的薄壁型钢规格还较小，见部壁型钢结构技术规范(TJI 875。 图3.1 型钢梁的截面型式当型钢梁不能满足强度、刚性要求时，可采用组合梁。近代组合梁多为焊接梁，由钢板、型钢用电焊连接而成。最常见的焊接组合梁是由一块或两块腹板和上、下盖板组成的工字形截面(图3.2b 和箱形截面(图3.2 梁。其中带加强翼板的非对称工字形截面(图3.2b

19、梁是专为提高受压翼板的侧向刚性而设计的，适用于上翼板受侧向水平力作用的梁。对侧向刚性和扭转刚性要求较高的梁可采用箱形截面。各类起重机中，梁构件的使用要求和工作特点不尽相同，梁截面也经常有相应的改变，形成众多的梁截面型式 图3.2 常见组合梁的截面型式随着现代工业的发展，在冶金、机械、交通运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口和国防等工业部门中起重机的应用越来越广泛。它不仅只在生产过程中起辅助作用，而且已成为大批生产和流水作业不可缺少的组成部分；它是实现机械化、自动化，提高劳动生产率，减轻体力劳动的重要工具。3.3 设计的一般规则一、结构型式及其选择起重机结构型式很多，归纳起来可分两大类，即单

20、梁和双梁。目前，多采用双梁。常见的主要型式简介如下：双梁箱形双梁：用于5100吨桥式起重机系列。结构简单、工艺性好、可采用自动焊或半自动焊、易成批生产，采用较多。箱形偏轨双粱：水平刚性较好，自重轻，工艺性与箱形差不多，大起重量起重机常采用。四珩架双梁：刚性好、制造复杂、成本高，因难于采用自动焊成半自动焊，不易成批生产，很少采用。从理论上讲，中、小起重量的双梁起重机主梁，当跨度Lo 17米时用箱形结构；当跨度Lo 17米时用珩架结构为合理选型。但在实际上因箱形梁有上述优点，故当跨度Lo l 7米时仍用箱形。当起重量Lo 75吨时，常用箱形或箱形偏轨。单梁箱形单梁；自重轻、刚性好，但小车远行机构布

21、置、检修不便，并需增加防止小车倾翻的安全措施。目前，中、小起重量的门式起重机采用较多。在此由于Lo=40米，为了制造方便我们选择使用箱形偏轨双梁。二、起重量(Q集装箱龙门起重机的起重量是指起重机所允许起吊最大满载集装箱的重量(集装箱吊具重量除外 一般把这一起重量称为集装箱龙门起重机的额定起重量。额定起重量加上用具的重量称为总起重量或起重量。集装箱龙门起重机的起重量是根据起吊集装箱的最大重量而确定的。按ISO 集装箱规格和重量，lAA 型40英尺集装箱的最大重量为30.48吨，那么以起吊这种集装箱为主的集装箱龙门起重机的额定起重量则定为305吨。305吨轨道式集装箱龙门起重机的起重量为305吨。

22、我们这里的起重量为40.5吨.三、跨度(L和有效悬臂长度(I集装箱龙门起重机的跨度是指大车运行轨道的两条钢轨中心线之间的距离。单位是米。跨度是根据起重机工作范围，超重机跨内铺设装卸线的股数、拖挂车通道及集装箱堆放尺寸而定的。在确定跨度时，通常都采用一殷用途龙门起重机的跨度系列.表3.1跨度系列表 有效悬臂长度是根据起吊集装箱的尺寸和跨车、叉车的尺寸而确定的。305吨轨道式集装箱龙门起重机要跨越三股铁路装卸线，同时考虑稳定性，按照跨度系列表选定18米。有效悬行长度根据搬运40英尺集装箱跨车叉车的尺寸和起重小车能在悬臂端起吊任何方位的40英尺集装机确定有效悬臂长度为75米。我们这里的跨度为40米.

23、 有效悬臂长度为10米四、轴 距(D轴距是指龙门架侧向两门腿与车轮平衡架连接饺轴中心线之间的距离。轴距根据集装箱横向通过门腿的尺寸要求确定的。如30.5吨轨道式集装箱龙门起重机起以吊40英尺集装箱。为了保证集装箱能横向通过门腿，取门腿中心距为16米。大车走轮平衡架饺铀中心距亦为16米。我们这里的轴距取16米.五、起升高度(H起升高度是指，当吊具上升到极限位置时，大车运行轨道顶面至吊具最低点之间的垂直距离。对于装卸船用的集装箱龙门起重机吊具需要下放到大车运行轨道以下，进入船舱装卸集装箱。此时起升高度皮包括轨道顶面以上的起升高度和下放深度。起升高度与下放深度之和称为总起升高度。单位是米。起升高度是

24、根据作业需要而确定的。如305吨轨道式集装箱龙门起重机需要堆码三层集装箱，并且起吊的集装箱应能在两层集装箱顶上顺利通过。根据这些条件和集装箱高度 (国际标准集装箱最大高度为8英尺6英寸 决定取起升高度为8.2米。六、工作速度(v集装箱龙门起重机工作速度包括起升速度、小车运行速度、大车运行速度等。 起引速度 起升速度与起重机的工作性质、起升高度有关。集装箱龙门起重机起升速度一般为812米分。例如30.5吨轨道式集装箱龙门起重机的起升速度为8.2米分。对起升高度大的集装箱龙门起重机，起升速度可达20米分以上。旋转速度 集装箱龙门起重机吊具旋转速度一般在12转分，用此调整集装箱方位。30.5吨轨道式

25、集装箱龙门起重机的旋转速度为1.35转分。小车运行速度 小车运行速度与小车运行行程有关。集装箱龙门起重机小车远行速度一般为4080米分。30.5吨轨道式集装箱龙门起重机的小车运行速度为60.66米分。 大车运行速度 大车运行速度的选择与起重机的行程和工作性质(是工作件还是调整性 有关，一般集装箱龙门起重机大车运行速度为40100米分。30.5吨轨道式集装箱龙门起重机的大车运行速度为40米分。七、梁宽高一般范围箱形双梁：梁高0 141181(L H =跨度大者取小值。有时为便于运输可取0201L H =。当0181L H 时，应校核动刚度。梁宽0501L B ，3B H 。腹板间的最小距离应能保

26、证施焊。 在这里我们的跨度为40米. 根据起重机设计手册. 我们选取梁高米2. 3=H . 梁宽米6. 1=B .八、结构材料的选取计算构件；当板厚小于20毫米时，用C3F(GB70065 ；当板厚大于20毫米时，用c3(OB70065 。对于焊接构件还应保证含碳量在0.12%-0.22范围内。主梁筋板也应按上述原则选取钢材。非计算构件：如走台、拉筋、罩子等，可采用A3F 、08F 等材料。 上述各条同样适用于小车架、吊钩梁等重要构件。第4章 总体计算4.1 总图及主要技术参数4.11总图 图4.14.12主要技术参数参照实用起重手册表6-5吊具荷Q Q Q += 式（4.1）=40.5+10

27、=50.5吨式中荷Q 集装箱货物的重量。荷Q =40.5吨；吊具Q 吊具自重。吊具Q =10吨。 2. 小车自重， 小G =20吨。 小车轨距， t=14.56米。 跨度，L=40米。有效悬臂（刚性支腿侧）长度，1刚L =10米。 有效悬臂（柔性支腿侧）长度，1柔L =10米。 悬臂（刚性支腿侧）全长。 2刚L =15.015米。 悬臂（柔性支腿侧）全长 ,2柔L =14.815米。 工作风压，q 2=25公斤/米2。 非工作风压。q 3=80公斤/米2。 工作制度为重级（JC40%） 材料为A3钢4.2 稳定性计算带悬臂的龙门起重机，除验算沿大车运行轨道方向空载启动，制动时的稳定性，还必须验

28、算垂直于轨道方向的稳定性, 由于吊钩迎风面积不大，运行速度较低，所以满载时稳定性可不计算 图4.21、 空载起重机沿轨道方向起、制动时的载重稳定性安全系数验算：4. 1 (5. 04311+=h P h P h P B G G K 小桥小桥 式（4.2）查起重机设计手册得 其中桥G 桥架的重量）（下上被台主台门柔腿刚腿静总桥G G G G G G G G G +=2 电栏杆轨梁静总G G G G G +=梁G 一根主梁自重为52.1吨轨G 一根主梁上小车轨道自重为0.86吨栏杆G 一根主梁上小车轨道自重为2.3吨电G 一根主梁上小车轨道自重为2.4吨所以吨静总66. 57=G刚腿G 一根主梁自

29、重为21.4吨柔腿G 刚性腿自重为11.2吨门G 柔性腿自重为21.4吨主台G 大车运行机构主动台车自重为2.8吨被台G 大车运行机构被动台车自重为1.3吨上G 上横梁自重为1.2吨下G 下横梁自重为3吨吨桥6. 185=G1P 作用在桥架和小车上的工作状态最大风力。计算风力时，前面的一片主梁、门形架等挡住后面的一片，所以后面一片的迎风面积应减小。减小程度用折减系数表示所以风力的计算公式为：=F q CK P h 21前 式（4.3）=F q CK P h 21后=Fq CK P h 311前 =Fq CK P h 311后 其中11P 作用在桥架和小车上的非工作状态最大风力。 C 风载体型系

30、数为1.2h K 高度修正系数。工作风压下为1，非工作风压时为1.132q 第2类载荷的风压值为25公斤/平方米3q 第3类载荷的风压值为80公斤/平方米折减系数，查起重机设计手册得0.231h 桥架与小车挡风面积形心高度。 见表4.1 从表中得值如下米吨. 1. 13211=hP米吨. 3. 395111=hP桥P 起重机运行时，起、制动引起的桥架水平惯性力桥制大桥桥G t V g G P 0227. 0= 式（4.4）其中：制t 起重机制动时间，由起重设计手册得知为7秒；在计算稳定性时候，取紧急制动时间为3.5秒 3h 桥架重心高度。 由于）（下上被台主台门柔腿刚腿静总桥G G G G G

31、 G G G G +=2 式（4.5）所以3h P 桥值如下 小P 小车运行时，起、制动引起的小车水平惯性力制大小小t V g G P =式（4.6） 其中制t 起重机制动时间，为7秒； 在计算稳定性时候，取紧急制动时间为3.5秒小小G P 0227. 0=4h 桥架重心高度。B 轮距为7.5米所以代入数据得4. 1543. 4=K2满载起重机沿轨道方向起、制动时的载重稳定性安全系数验算 图4.34. 15. 01422211211-=刚小刚小桥L Q h P h P h P h P L G L G K Q 式（4.7）其中：2P 作用在吊具工作状态最大风力。吨吊具68. 022=F q CK

32、 P h 式（4.8）2h 小车轨顶到大车轨顶的距离21.5米Q P 小车运行时，起、制动引起的货物水平惯性力 小P 小车运行时，起、制动引起的小车自重水平惯性力nn G K Q P P Q 制小小+=+722 式（4.9）其中2动力系数，当分米起/24=V 时，4. 12=；2K 小车通过钢轨接缝的冲击系数，当小车运行速度小于60米/分时，；2K =1制n 小车制动车轮数为2；吨小24. 3=+P P Q 米95. 1442=h h12P 作用在桥架与小车上的工作最大风力。1h 桥架与小车纵向挡风形心高度12P 和1h 的计算，见表4.3 所以代入数据得：4. 156. 151=K4.3 主

33、梁计算4.31主梁载荷及其内力计算（一）移动载荷及其内力计算 作用在一根主梁上的移动载荷为 静载荷(5. 0小G Q P += 式（4.10）； =0.5（50.5+20）=35.25吨 小车满载下降制动时载荷P 计计算）小计G K Q P 2221+= 式（4.11）其中2=1.0，2K =1.4带入进行计算35. 45200. 15. 504. 12=+=）计P 吨 图4.41. 移动载荷位于有效悬臂处，主梁悬臂根部弯矩悬M 计算1刚计悬L P M =5. 4531035. 45=吨. 米 式（4.12）剪力Q 悬=P计=45.35吨2. 移动载荷位于跨中时，主梁跨中弯矩中M 为L P M

34、 计中41= 式（4.13） 5. 4534035. 4541=中M 吨. 米 （二）静载荷及内力计算 一、一根主梁的自重1. 52109. 769830121480103200832001215859=÷+=）（静G 吨 一根主梁的分布载荷q 和计q 计算。由于0. 12=K 故 q=q计；22柔刚静计L L L G q q += 式（4.14）75. 0815. 14015. 15401. 52=+=q q 计吨. 米1. 柔性支腿侧静载弯矩自柔M 和剪力自柔Q 的计算如下；225. 0柔计自柔L q M -= 式（4.15）3. 82815. 1475. 05. 02-=-=自

35、柔M 吨. 米2柔计自柔L q Q = 式（4.16） 11. 11815. 1475. 0=自柔Q 吨2. 刚性腿侧静载弯矩自刚M 和剪力自刚Q 计算225. 0刚计自刚L q M -= 式（4.17）5. 84015. 1575. 05. 02-=-=自刚M 吨. 米2刚自刚qL Q = 式（4.18） 3. 11015. 1575. 0=自刚Q 吨3. 跨中静载弯矩自中M 计算）自刚自柔计自中M M L q M +=21281 式（4.19） 6. 665. 843. 824075. 021281=-+=）自中M 吨. 米 （三）风载及内力计算1. 风向平行大车轨道方向时的均布风力计算

36、（1）作用在一根主梁上小车风载荷计算5. 00. 15. 0=小风P 吨 （2）主梁均布风载荷主风q 计算07. 0q p 风221=刚柔前主吨/米 式（4.20）2. 小车分别位于刚性和柔性支腿侧有效悬臂处主梁产生水平弯矩水柔M 和水刚M 和悬臂根部剪力水柔Q 、水刚Q 计算1225. 0柔小风主风柔水柔）（L P q L M -= 式（4.21）7. 12105. 007. 0815. 145. 02-=-=）（水柔M 吨. 米9. 12105. 007. 0015. 155. 02-=-=）（水刚M 吨. 米小风柔主风水柔P L q Q +=2 式（4.22）54. 15. 0815.

37、1407. 0=+=水柔Q 吨55. 15. 0015. 1507. 0=+=水刚Q 吨3. 小车位于跨中时主梁产生的水平弯矩水中M 计算22224284）（刚柔主风主风小风水中L L q L q L p M +-+= 式（4.23） 米吨）（水中. 214. 11015. 15815. 1407. 04007. 0405. 0224284=+-+=M （四）大车紧急制动惯性力大惯F 及内力计算 1.作用在一根主梁上的小车自重和货物的惯性力小大惯P 计算057. 05. 0+=）（小小大惯Q G P 式（4.24）2057. 05. 50205. 0=+=）（小大惯P 吨2.一根主梁均布载荷惯

38、性力主大惯q 计算计主大惯q q =057. 0 式（4.25）043. 075. 0057. 0=主大惯q 吨/米3.小车分别位于刚性和柔性支腿侧有效位置，大车紧急制动，主梁水平弯矩柔大惯M 和刚大惯M 及悬臂根部剪力柔大惯Q 和刚大惯Q 计算1225. 0柔小大惯柔主大惯柔大惯L P L q M += 式（4.26）72. 24102815. 14043. 05. 02=+=柔大惯M 吨. 米85. 24102015. 15043. 05. 02=+=刚大惯M 吨. 米小大惯柔主大惯柔大惯P L q Q +=2 式（4.27） 64. 22815. 14043. 0=+=柔大惯Q 吨 65

39、. 22015. 15043. 0=+=刚大惯Q 吨4.小车位于跨中，大车紧急制动，主梁水平弯矩中大观M 计算）（刚柔主大惯主大惯小大惯中大惯22224284L L q L q L P M +-+= 式（4.28） 米吨）（中大惯. 817. 23015. 15815. 14043. 040043. 0402224128141=+-+=M5. 主梁外扭矩计算（由于偏轨箱形梁对弯心X e 作用）X kp e P M =计 式（4.29）式中X e 弯心至主腹板中心的距离。对于如图所示的一个对称的矩形截面。其弯心位置计算 图4.4bh e b X e 43(32. 12120+-=式（4.30）式

40、中h b b h b e (2(0212121+=mm e 5. 780318812 810(144181021441100=+mm e X 7. 7371441126 810(3188144131888 5. 780414413(1232. 1=+- 42. 33737. 035. 45=KP M 吨. 米4.32 主梁几何参数计算（一） 主梁截面图，见前面 （二）求面积F293948 810(3176121480121585mm F =+=（三）求重心坐标mm x 2. 168331881585121600 810(4814801=+=mmy 4. 8217921

41、2158574012148014501013525. 368318811=+=（四）求惯性矩41122233331046. 1360318810360318881600121480160012158531881031888121480121585mm J x =+= 4111073. 0mm J y =(五 求截面模数381097. 011mm W X J X =上 381087. 011mm W X J X =下 381073. 01089. 011mm W Y J Y =右 386. 6586. 6581011. 111mm W J Y =左4.33 载荷组合及强度、稳定性验算（一）载荷组

42、合按第二类载荷组合考虑，即小车位于有效悬臂和跨中位置，小车满载下降制动，同时大车制动，风向平行大车轨道方向，工作风压为25公斤/平方米。 1、小车满载位于刚性腿侧有效悬臂处，悬臂根部由于垂直载荷产生的弯矩刚总垂M 和剪力刚总垂Q 及水平载荷产生的弯矩刚总水M 和刚总水Q 分别为：米吨自刚悬刚总垂. 5385. 845. 453=+=+=M M M 式（4.31）米吨刚大惯水刚刚总水. 75. 3785. 249. 12=+=+=M M M （4.32）吨自刚悬刚总垂65. 563. 1135. 45=+=+=Q Q Q （4.33）吨刚大惯水刚刚总水2. 465. 255. 1=+=+=Q Q

43、 Q （4.34）1、小车满载位于柔性腿侧有效悬臂处，悬臂根部由于垂直载荷产生的弯矩柔总垂M 和柔总垂Q 及水平载荷产生的弯矩柔总水M 和柔总水Q 分别为：米吨自柔悬柔总垂. 8. 5353. 825. 453=+=+=M M M米吨柔大惯水柔柔总水. 42. 3772. 247. 12=+=+=M M M吨柔大惯水柔柔总水18. 464. 254. 1=+=+=Q Q Q吨自柔悬柔总垂46. 5611. 1135. 45=+=+=Q Q Q2、小车满载位于跨中处，跨中截面由于垂直载荷产生的弯矩中总垂M 和水平载荷产生的弯矩中总水M 分别为：米吨自中中中总垂. 16. 52066. 665.

44、453=+=+=M M M米吨中大惯水中中总水. 031. 35817. 23214. 11=+=+=M M M上面的三种载荷组合中，以小车满载下降制动位于刚性支腿侧有效悬臂处，同时大车制动，风向平行大车轨道方向时刚总垂M 、刚总水M 和刚总垂Q 、刚总水Q 最大，所以强度和稳定性仅按该工况计算。（二） 强度计算 1、由于截面模数下X W 和右Y W 的计算值较小，故最大正应力在刚性腿悬臂根部主梁截面右下点。右刚总水下刚总垂下右Y X W M W M += 式（4.35）21089. 01087. 0/8. 6604. 424. 6185555米公斤下右=+=+=2、 由于约束扭转正应力在箱形

45、截面中所占的比例不超过8%。为简化计算，弯曲正应力乘以系数1.08，用于考虑扭转正应力的影响，所以弯曲正应力总下右为：16007. 7138. 66008. 108. 1=下右总下右3、由于刚性腿悬臂根部主梁截面右下点弯曲正应力最大，所以剪应力刚总垂和刚总水也在右下点，计算如下X S以剪力零点为起点至计算点的截面对X 轴的静矩20 (2e b hS X -=式（4.36） 37. 84228. 0 05. 781. 144(28. 318cm S X =-=2=X X J S Q 刚总垂刚总垂 式（4.37）273/84. 408. 01046. 17. 84221065. 56厘米公斤刚总垂

46、= 其他的值较小，不再计算 4、 闭口截面自由扭转时，在截面上产生的最大剪力计算min=KPk M 式（4.38） 式中 截面轮廓中线所围成面积的两倍24102. 91. 1448. 31822cm bh =min 截面中的最小壁厚，为0.8厘米245/4. 458. 0102. 91042. 33厘米公斤=k 5、副腹板右下角剪应力叠加总计算2/56. 44. 4584. 40厘米公斤刚总垂总-=-=+=k 6、折算应力折计算223总总下右折+= 式（4.39）180074. 71356. 437. 71322=+=折折（三）主梁稳定性计算对于闭口截面箱形梁可不验算整体的稳定性，只要验算上下

47、盖板和腹板的稳定性。 1、 受压翼板（下盖板）的验算 图4.5对于箱形梁，当腹板中心距b 与下盖板的比小于60时，可以不验算稳定性。本题中60120121441>=h b所以要加纵向加筋板，加筋后划分的区格宽度不应大于cm 722. 16060= 所以应该加一条筋下盖板临界应力KP 计算5. 0100(10002bKP= 式（4.40）22/6. 1998 1. 1445. 02. 1100(1000厘米公斤=KP实际上下盖板承受的压应力2/7. 713厘米公斤右下总=（满足要求）右下总下3. 18. 27. 7136. 1998=KP n 采用的纵向加筋板惯性矩应该满足下式212. 0

48、b J 纵 式（4.41）式中 系数，与、有关39. 11. 144200=b a 式中 a横向加劲板的间距，计算值为200厘米，计算见后面0384. 02. 11. 144647. 6=b A 纵式中 纵A 一条纵向加劲筋的面积，这里采用64570的角钢，纵A 为6.674平方厘米，由求得的、查得1. 38=9082. 11. 1444. 3612. 07. 119054. 322. 13647. 622=+=纵J （满足要求） 2、 主腹板稳定性验算最大轮压计算，由于小车满载位于刚性腿有效悬臂处。大车制动和风向平行大车轨道方向时，小车制动引起的自重和载重惯性力和作在小车上的风载都使小车轮压

49、增大，其中一个最大车轮的轮压轮max P 为：bh P P P P R P P 25. 05. 05. 0max 小小风小货计计轮）（+=+= 式（4.42）其中 货P 大车紧急制动时，货物的摆动力吨货15. 1605. 375. 4681. 95. 50=a g Q P 式（4.43） 小P 小车自重惯性力，为0.459吨 小风P小车风载，和货物风载水平分力的和(2货小车小风F F q CK P h += 式（4.44）其中小车F 小车的迎风面积为24平方米 货F 货物的迎风面积为30平方米所以吨小风62. 1 3024(250. 12. 1=+=P 小h小车的面积形心和重心，为183.5厘

50、米吨）（轮73. 17145625. 18362. 146. 015. 125. 355. 0max =+=P 货小 图4.6由于主腹板1608. 31818. 318=h 所以应该加横向加筋板横向加筋板间距按下式进行计算：211-h h a 式（4.45） 其中所计算区段腹板最大的平均剪应力，其计算为110max(h h Q -=式（4.46）2/7. 177108. 318(56650厘米公斤=-=1 、2系数其值当59. 04. 0=挤时查表得1=1950 ，2=1920。代入8. 26619207. 8. 318195010. 1=-a 厘米实际取a=200厘米腹板纵筋计算。纵筋惯性矩公式如下 图4.731020 5. 05. 2(h a h a J -纵 式（4.47）4323. 2740. 18. 318200 8. 3182005. 05. 2(厘米纵=-J由于纵筋采用65075的角钢，其截面厘米纵382. 7=A 3. 2741.