140t-40m通用架桥机设计计算书

1、JQ140t-40m型（三角钢结构）通用架桥机设计计算书设计计算过程简要说明：由于架桥机工作状态时，存在两种危险截面的情况：I种为移跨时存在的危险截面；n种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行验算和受力分析。一、主体结构验算参数取值1、三角主梁自重（包括轨道）：t/m（单边主梁）2、平车：t/台3、卷扬机：t/台4、验算载荷（40m梯梁）：140t5、起重安全系数：1.05运行冲击系数：1.15结构倾覆稳定安全系数：1.56、基本假定主梁现场拼装时重心最大偏差：e=0.1m架桥机纵向移动时吊装T梁钢丝纯倾角：B=±2°二、总体布置说明：1、导梁中心距：6.2

2、m2、导梁全长：72m,前支点至中支点的距离为43m;3、架桥机导梁断面：3.02mx1.35m，总宽6.9m;4、吊装系统采用：2台天车（含卷扬机、滑轮组），2台横梁纵移平车；5、行走系统采用：前部、中部四台平车带动导梁横移。三、结构验算1、 施工工况分析：工况一：架桥机完成拼装或一孔T梁吊装后，前移至前支点位置时，悬臂最长，处于最不利情况，需验算算主要内容：、抗倾覆稳定性验算；、支撑反力的验算；、桁架内力验算；、悬臂挠度验算；工况二、架桥机吊梁时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容:天车横梁验算；支点反力的验算；桁架内力验算；工况三、架桥机吊边梁就位时的验算前支腿强度及稳定性验算前、中部横

3、梁强度验算2、 基本验算3、 .1工况一、架桥机拼装完或吊装完一孔T梁后，前移至悬臂最大时为最不利状态，验算内容：抗倾覆稳定性的验算；悬臂时刚度的验算支点反力的验算主桁内力的计算2.2.1施工中的荷载情况主桁梁重：qi=11kN/m（两边导梁自重，含钢轨）天车横梁总成（包括天车横梁、横梁支腿、天车、横梁纵移平车等）自重（单套大车横梁总成）P2=12t前部平车总成：P1=7.5t（含单幅横轨）(4)尾部平车总成：Qi=1.5t尾部连接架：Q2=1t(6)前部连接架：Q3=1t(7)前部临时支撑:Q4=1.5t2.2.3施工验算抗倾覆稳定性的验算(见计算模式图)由于移跨时架桥机前端悬臂，此时为了生

4、产安全，移跨之前应对架桥机尾部适当的配重，设计过程中以25t计算：取B点为研究对象，去掉支座A,以支反力Rb代替(由力矩平衡方程):注:配重火车位于A点横梁之上；悬臂端弯距：M1=1/2X11X432+25X43=11244.5kN.m支撑端弯距：M2=1/2Xq1X292+(250+120X2+15)X24.5+Q2><29=17288kN.m抗倾覆安全系数K=M2/M1=22188/13394.5=1.53>1.5满足规范要求.支点反力的计算(采用计算用K式图示)当架桥机导梁最前端前部平车总成与盖梁垂直时，悬臂最长，中支点受力最大.这里按连续梁计算各支点反力，具体结果如下

5、:RA=308.75kNRb=250+2义120+75+11义72+10-308.75=1058.25kN主桁内力验算a、主桁弯距验算中支点处断面所受弯矩最大：三角桁架截面如图所示其抗弯截面模量Wi=2X4II25b+41A板1+Ia板2+(4Ai25b+4X25.6X1+3X7)X(H/2)2/(H/2)=99729.8cm3其惯性矩Ii=WiX(H/2)=13463524.7cm4其中H=2.7m,Ii25b=5280cm4,Ai25b=53.541cm2（fMi/W1=134.3Mpa（吊=157Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求。b、销子抗剪验算销子1所受剪力为Q1=13394.5

6、/4X2.7=1240.23KNo=Q1/A=1240.23/床2=195Mpa<o=300Mpa，销子材料为40Cr（淬火）销子2所受剪力为Q2=13394.5/8X2.7=620.165KNc2=Q2/A=620.165/tiR2=186.9Mpa<d=300Mpa，销子材料为40Cr（淬火）所以满足施工要求。c、桁架各杆件的内力验算：中部支座反力Rb=1090.25KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为Fi=1058.25/4Xsin77.5°Xsin73.8°=209.72KN,由于斜腹杆为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力：01=F1

7、/2Ai2=102.16Mpa<q=157Mpa,中部特制双主梁单片桁架其上下弦杆受力为F2=M1/2H=248.046t,截面为两根125b工字钢加贴610钢板，具面积A=173.208cm203=F2/2A=143.2Mpa<o=157Mpa,满足施工要求。悬臂挠度验算：悬臂端在架桥机前移最大时挠度最大，挠度等于弹性及非弹性挠度之和。a:弹性挠度计算fmax=f+f2f尸-PiL3/(3EI1)=-75kNX433m3/(3EI1);f2=-q1l4/(8EI1)=-11KN/mX434m4/8EI1得fmax=-75kNX433m3/(3EI1)-11kN/mX434m4/8

8、EI1=-75kNX433m3/(3乂206乂109N/m2乂13463524.7m4乂10-8)-11KN/mX434m4/(8X206X109N/m2X13463524.7m4X10-8)=-0.241mb:非弹性挠度计算销子与销孔理论间隙为0.5mm,考虑到材料使用时间较长，以及桁架的变形，实际取1mm来计算非弹性挠度。F非=0.1N(N+1)=2cm(N=4)即悬臂挠度：f=f非+f弹=24.1+2=26.1cm悬臂端翘起高度取0.35米为一合理值，能够满足架桥机的前移就位。2.2工况二架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，验算内容：天车横梁受力验算支点反力验算主桁内力验算

9、2.2.1施工中的荷载情况主桁梁重：qi=11kN/m（三角桁架、钢轨）天车横梁总成（包括天车横梁、横梁支腿、天车、横梁纵移平车等）自重（单套大车横梁总成）P2=12t（其中天车总成P3=5t）T梁重：P4=140t2.2.2施工中荷载组合分析此工况中风荷载对结构本身作用不大，所以这里不考虑风荷载的影响。2.2.3施工验算天车横梁受力验算（见计算模式图）当荷载作用于横梁跨中时，弯矩最大；荷载p=P4/4+P3/2=140/4+5/2=37.5t横梁及轨道自重q=0.24t/m,则M横梁=PX1.35+qx62/8=51.7tm横梁由箱型梁焊接而成，其组合截面抗弯模量W=（0.38X0.53-0

10、.36X0.4683）/6X0.5=3.533X10-3m3,则横梁截面应力3=51.7/3.533=146.3Mpa157Mpa故，横梁满足施工要求。支点反力的计算当架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，中支点受力最大,由于此时支座A,B前端又多了一个支座C,变成了一次静不定结构，如果采用力学平衡无法求解，因此用变形叠加求解：72mai=7.5mRa半17mBR<AL1=24.5mL2=43mP=77tCCRa=1/L1PL12-(PL13+PL23)/8(L1+L2)Rb=(PLi+PL2)-(Ra+Rc)Rc=1/L2PiL22/2-PLi3+PL23/8(L1+L2)

11、求得：RB=152.1t,Rc=34.3t,RA=46.8t其最大弯矩Mmax=q1L+q1L23/8(L1+L2)+PaJL1(Lj-a，)+Pa?/L2(L22。2)/2(L1+L2)=960tm产Mmax/W1=96.26Mpa<o=140Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求d、销子抗剪验算销子1所受剪力为Q1=9600/4X2.7=888.89KNo=Q1/A=888.89/tR2=139.7Mpa<q=300Mpa，销子材料为40Cr(淬火)销子2所受剪力为Q2=9600/8X2.7=444.44KNc2=Q2/A=444.44/：R2=134Mpa<q=300M

12、pa,销子材料为40Cr(淬火)所以满足施工要求。e、桁架各杆件的内力验算:中部支座反力Rb=1521KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为Fi=1521/4Xsin77.5Xsin73.8=405.6KN,由于斜腹杆为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力：01=F1/2A12=127Mpa<q=157Mpa中部特制单片桁架其上下弦杆受力为F2=Mi/2H=1777.78t,截面为两根I25b工字钢加贴610钢板，具面积A=173.208cm2=F2/2A=102.64Mpa<o=157Mpa,满足施工要求。工况三：架桥机吊边梁就位时的验算，此时A支点零空，验算内容

13、：前支腿强度及稳定性验算，前、中部横梁强度验算，当前大车主梁至前部平车总成1.5m处时,前部横梁、支腿受力为最大。求支反力Rc：取支座B点为研究对象，由力矩平衡：RcX43+Q1X24.5+qX292/2=PX41.5+PX3.5+qX432/21.5m求得Rca、桁架各杆件的内力验算：中部支座反力Rb=1492.4KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为Fi=1492.4/4Xsin77.5°Xsin73.8°=398KN,由于斜腹杆为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力：5=Fi/2Ai2=124.67Mpa<q=157Mpa,由于此时最大弯矩比前两

14、种工况小的多，所以无须验算其上下弦杆的拉压应力b、前支腿受压稳定性及前、中部横梁强度验算架设边梁就位时，大车横移至单边如下图所示：RdX5.4=0.24X5.92/2+35X4.2-0.24X0.52/2求得RD=28t,RF=8.5t加上横梁立柱和纵移平车的重量得Ra=58t,RF1=19t中部横梁强度验算：如图所示(中部横梁重量可忽略不计)Rd：6.2mR*R；64.4m7'R7P6+P7=Rb,P6-P7=Rd1-Rf1,求得：P6=94.12t,P7=55.12t所以中部横梁悬臂弯矩为M6=P6XL=94.12X0.9=847.08KN.m中部横梁的抗弯截面模量为：W6=(BH

15、3-bh3)/6H=8.462X10-3m3其中B=650mm,H=600mm,b=626mm,h=560mm;产M6/W6=100.1Mpa<o=157Mpa，所以中部横梁满足设计要求。前部横梁强度验算：如图所示(前部支腿重量可忽略不计)Rdi6.2mRfi4*R8“84.4m3R9P8+P9=Rc,P8-P9=Rdi-Rfi,求得：P8=62.23t,Pg=23.23t(前部横梁重量可忽略不计)所以前部横梁悬臂弯矩为M8=P8XL=62.23X0.9=560.07KN.m前部横梁的抗弯截面模量为：W8=(BH3-bh3)/6H=5.41X10-3m3其中B=550mm,H=550mm,b=530mm,h=518mm;产M8/W8=103.52Mpa<q=157Mpa,所以前部横梁满足设计要求前支腿强度及稳定性验算：单根前支腿截面积A=111.1cm2,则正应力：6=P