30m架桥机计算书

1、-.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）石家庄铁道学院GFJT-40/300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（一）.垂直荷载梁重:Q1=100t天车重：Q=7.5t（含卷扬机）吊梁天车横梁重：Q=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）1.29X1.1=1.42t/节（单边）0号支腿总重：Q4=5.6t1号承重梁总重：Q=14.6t2号承重梁总重：Q=14.6t纵向走行

2、横梁（1号车）：Q=7.5+7.3=14.8t纵向走行横梁（2号车）：Q=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：2q=19kg/m非工作计算状态风压，设计为11级的最大风压；2q2=66kg/m（以上数据参照石家庄铁道学院GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书）2. 运行惯性力：中=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起，1号天车及2号天车退至架桥机尾部作为配

3、重，计算简图见图1（单位m）:图中Pi=5.6t（前支柱自重）P2=1.42X（22+8.5）=43.31t（导梁后段自重）P3=1.42X32=45.44t（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，Py=2CKnqAi=1.2X1.39X66X（0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5）X12.9=10053kg=10.05t作用在轨面以上5.58m处M抗=43.31X15+14.8X（22+1.5）+14.8X27.5+14.6X2

4、2=1725.65t.mM倾=5.6X32+45.44X16+10.05X5.58=962.319t.m架桥机纵向抗倾覆安全系数n=M抗/M倾=1725.65/（962.319X1.1）=1.63>1.3<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，最不利位置在号天车位置，检算时可偏丁安全的将整个架桥机荷载全部简化到该处，计算简图如图图2Pi为架桥机自重(不含起重车)，作用在两支点中心Pi=43.31+45.44+7.3X2+14.6X2=132.55tB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

5、按实体面积计，导梁形状系数取1.6。A=(1+n1)(1+T2)中A其中：T1=0.53T2=0.5A=(1+0.53)(1+0.5)X62X2.25=320.1525m2风荷载P2=CkheA=1.6X1.39X19X320.1525=13528kg=13.53tP3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=2X1.39X1.6X19X0.8X0.46X4=124.4kg=0.1244tP4为架桥机起重小车重量F4=7.5X2+100X1.1=125tP5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，F5=1.

6、39X1.6X19X(3X2X2+2X30)=3042.432kg=3.042t图2所示A点为倾覆支点，对A点取矩：M«=F2X3.8+P3X5.179+P4X1.435+P5X8.113=13.53X3.8+0.1244X5.179+125X1.435+3.042X8.113=256.11tmMft=P1X4.8=132.55X4.8=636.24tm架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数n=M抗/M倾=636.24/（256.11X1.1）=2.26>1.3<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

7、图3天车横梁导梁大车横梁与图2相比，架桥机在提的梁为倾覆作用时，架桥机有N=2.26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结构分析（一）荷载取值：桁架及桥面系均部荷载1.29t/节X1.1=1.42t/节（单边），荷载（100+7.5X2）X1.2=138.0t。其余荷载取值见前。纵向走行天车轮距为2m，当天车居丁天车横梁跨中时，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+138）/4=36.325t,架边梁时轮压集中力为（重边）：7.3/4+138/2=70.825t,（轻边）7.3

8、/4=1.825t.吊梁小车轮压集中力138/4=34.5t（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SAP93来完成。工况取：（1）架桥机前移，（2）1号天车提梁，（3）2号天车提梁，（4）1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，852.6X1.1=937.86mm,待架孔导梁跨中最大挠度71mm考虑到桁架空多，加1.1的系数，71x1.1=78mm,天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5X

9、Txb%XKIL1_LJABC图4前行时n./LJn0.78n1.1卜1.1/34)3。斗.4)3房1#提梁时235f房勺33573卜"202_-20r*57海梁时38.79S1#天车行到跨中时三扬：卜0,78，-、一、-U，_J.JJ-n心架中梁时，、一rj/HI/hrr3><,83广日38衍"43卜3C，433i'0,78155卜gd架边梁时（重边）tIxatj«，r/.G4bl32r图5（单位：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.

10、408119.0工况6C附近斜杆-57.673.6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12.34598.730工况267.14540.42923.333二工况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12mm用160X168X14.5两根工字钢做支撑，截面形式如图6。己ICDir&#

11、187;八1，O1LJ图6截面特性如下：查工字钢表有S=146.45cm,I=68512.5cm4.,_2A=145.45X2X100+12X406X2=3903mm1=68512.5X104X2+12X406X(560+6)2X2=4.49'304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93.75t.P1P21.1图1. 应力计算两导梁中心距L=9.6m悬臂长度L=1m最大集中荷载P=93.75t横梁支点弯矩：M=93.75X1=93.75tm则翼缘板应力：My93.750.2922二一=6097t/m2=60.97MPa"；=210MPa

12、I0.00449腹板最大应力:T-maxQS93.75(12406(5606)10图I、.0.00449214.510'2-=1985t/m2=19.85MPa邛了=140MPa局部压应力'-F93.751.35104了c=269.39MPa口。=320MPaTwLz162214.5Lz=22X4+(12+25)X2=162mm换算应力：奇=</+3i2=廿60.972+3F9.852=70.0MPa<1.1。=231MPa(1)整体稳定性b0=268-14.5=253.5mmh/b0=584/253.5=2.3<6l/b0=11600/253.5=45.76

13、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<b0/t=33<可b/t=76.75/12=6.4<b/t=12.4可h°560t一14.5腹板局部稳定：ho23523538.62：-°=80=80=66tfQ345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，其他位置布置问距为1m的，厚10mm的内加劲肋。由丁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

14、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LC:工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:P1P208510.3C比图截面特性如下：I=0.380X0.463-(0.38-2X0.01)X0.4323/12=0.000664m4导梁支点悬出立柱中心

15、位置0.85m,贝UM=71.14X0.85=60.469tm翼缘应力：My60469023。=16025t/m2=209.56MPvv。=210MPa可I0.000664腹板剪应力：QS71.14(14380(230-7)10项maxI、0.00066421010'_.2_.-6358.48t/m-63.58MPa:。=140MPa局部压应力'-F71.141.35104(.，c=TwLz528210=90.95MPa：；=320MPa3. lz=(120X2+1C)X2+2X14=528mm换算应力:。'=72=<209.562+3尺63.582=236.7M

16、Pa5.1(r=230MPa可焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算(1)整体稳定性b0=200-10-10=180h/b0=460/180=2.556<6l/b0=11600/180=64.44<65故可不必进行整体稳定性验算(2)局部稳定性计算翼缘板局部稳定：b0/t=180/14=12.86<b°/t=33b/t=90/14=6.43<b/t=12.4(腹板局部稳定(见钢结构设计手册P28)(可)可)h。460-28t一10h°235=43.2：=80.=66ti345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

17、加劲肋，同时，其他位置布置问距为1m的，厚10mm的内加劲肋。由丁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。1号车横梁及0号柱横梁挠度计算由丁横梁刚性较大，可不计自重产生的挠度计算图示如下图10：P1P2L图1.1号车横梁挠度计算：m=1ml=9.6mEI=8.98x108当P1=p=71.93t入=m/l=1/9.6=0.1042fc=fdPm2l一6EI(32)71.93104129.6(320.1042)68.98108一._3=4.1110m当P1=93.75tP2=32.73t时，可以把C点的P1分解开，P1=P1'

18、;+P2有P1'=93.75-32.73=61.02tfC=fD32.73104129.668.98108(320.1042)=1.87110mP1'm2l61.0210419.6fc'(1')=8一38.981083EIa(10.1042)=2.40110mP1'ml6EI_461.021019.668.98108=0.001087radfd=n9b=1X0.001087=1.087X10-3mfc=1.871+2.401=4.272mmfd=1.87+1.087=2.957mm有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下4.271/1=d1/(2.2

19、5+.245)d1=10.656mm2.957/1=d2/(2.25+.245)d2=7.38mm故d=d1+d2=10.656+7.38=18.03mm2.0号车横梁挠度计算：m=0.65ml=10.3mEI=1.328x108当P1=p=44.89t入=m/l=0.65/10.3=0.0631Pm2lfc=fd(32)6EI=7.6610侦mPi=P1=P1'+P2有61.32810844.891040.65210.3(320.0631)61.32810871.14tP2=18.63t时，可以把C点的P1分解开,P1'=71.14-18.63=52.51t.一4一2-fc=

20、fD18.631040.65210.3;7(320.0631)=3.18110m9b=065X0.0044=0.00286mfd=mxfc=3.181+6.098=9.279mmfd=3.181+2.86=6.041mm有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下6.041/1=d1/(2.25+.245)d1=23.19mm9.279/1=d2/(2.25+.245)d2=35.62mm故d=d1+d2=58.81mm七. 综上计算，天车咬合总间距为58.81mm,(100-70)x2=60mrlT150型分配梁：(1号车处)截面形式如上图11:(单位mm40010016600160截面特性

21、：A=0.6X0.02X2+2X0.36X0.016=0.03552m23320.0160.3630.60.0232顼41=2(0.60.020.192)=9.9210m41212跨中集中荷载最大弯矩：MP=93.75+764/1000=94.514tpl94.5141.5=35.443tm44支点反力：R=94.514/2=47.257t4My35.443100.26r-弯曲网力：二=旦=一4=71.46106Pa=71.46MPa：210MPaI9.9210腹板最大剪应力:QS47.257104*(0.60.020.19)6max=433.9410paI&9.92妇0里X2X0.0

22、16局那压网力=33.94MPa，:.=140MPa'-FR=TwLz494.5141.3510640216=62.30MPa：二=320MPalz=600+2X20=640mm换算应力：。'=&02=侦71.462+33.942=92.53MPa<1.1"=231MPa可九.0号柱承载力检算立柱采用219mnffi缝钢管，壁厚12mM内管192mm壁厚13mm,侧立柱由两根组成，中间用60x5mmiS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：二(d2-d)A=24_3一2二

23、(0.219-0.195)2=0.0156m二(d2-d)422二(0.1922-0.1662)2=0.0146m2=8.3910*m4_44二(0.219-0.195)32顷=244二(d-d1)64=:(0.1924-0.1664)32=5.88710m4回转半ry8.3910J0.015644二(d4-d1)44二(0.192-0.166)64_54=2.943510m64回转半ry_52.9435F0，0.0073=0.0635m2. =0.0733m回转半r'y=5.887>d0=0.06345m.A'0.0146按一端固结，一端皎接计算长细比.=凹_=07竺=

24、34.4：，=150ry0.0733长细比'K我73.639.71：150ry0.06345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=0.9538,=0.94187N271.14104,网力。=广=95.6MPa<o=210MPa可A0.95380.0156N2711410一网力b=.=103.047MPa。=210MPa可A0.941870.0146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）2=0.0073m2人-：(d2-d2)二(0.9122-0.1662)A=44按一端固结，一端皎接计算长细

25、比=地=0.73.6=39.7：=150ry0.0635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=0.9419N271.14104应力。=一=206.93MPa时=210MPa可A0.94190.0073十.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，24.5m吊冈丝绳走16起升荷载Q=57.2t（实际净吊重为40t）,迥尸沈为1（1一n）0.96（1-0.9616）c”滑车组效率：e=-=0.72n1-16（1-0.96）所需牵引力：P=57.2=4.965tc5t可ne160.72选用公称抗拉强度为1700M

26、P成勺钢丝绳，查表得其破段拉应力为38.1t,考虑钢丝问受力不均和内力的存在，按0.7折减。安全系数n=38.11X6X0.7/57.2=7.466可2.吊两千斤绳验算选用6X37丝436.5mm,10股公称抗拉强度为1700MPOI勺钢丝绳，查表得其破段拉应力为83.9t，考虑钢丝问受力不均和内力的存在，按0.7折减。安全系数n=83.9X10X0.7/57.2=10.2710可卜一.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导梁跨中主弦杆截面形式见下图14：（单位：cm>一、_2A=

27、(93.2-11.2)X8=656cmIx=656X1002=6560000cmIy=656X502=1640000cm3Wx=Ix/y=5660000/(100+12.5)=58311.11cmWy=Iy/x=1640000/(50+12.5)=26240cm3Ix6560000100cm-A656ry1640000=50cm656入x=l0/rx=3200/100=32入y=l0/ry=3200/50=64查表Q235(b类构件)得：4x=0.929,4y=0.786竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：_-.2_-_2_一-Mx=RX16-qX16/2=23.36X16X2-1.42X16/2=

28、565.76tm横向风力产生在导梁跨中最大弯矩：按7级风压检算(W=19kg/m2)W=KKK3W=1X0.4x1.0x1.2x19=9.12kg/m计算原理：MxMy：f=170MPaxWxyWyMx,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.,_4MxMy_565.7610：，xWx：，yWy0.92958311.11My=2<9.12X2.495X(322/8)X10-3=6.0tm6104_,_°=107.35M

29、Paf=170MPa20.78626240.当架桥机前行时，B点截面及截面特性同上有：Wx=58311.11c希Wy=26240cm4x=0.929,4y=0.786竖向最大弯矩Mx=ql2/2=1.42X322/2+32X5.6=906.24t.m横向最大弯矩(取7级风压)My=ql2/2=2X10-3X9.12X2.495X322/2=23.30t.mMxMy：JxWx、yWy906.241040.92958311.1123.301040.78626240=178.4MPa1.05f=178.5MPa十二.导梁天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，b=

30、215MPa,W=141cm)间距取1.0m,均置丁节点上，钢轨采用P50,允许弯应力b=400MPa,W=287.2cm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Ma=pl/4=1X31.55332X0.7/4=5.5216tmb=5.522X104/287.2=192.26MPa<=400满足规范要求。2.工字钢行走时：M=pl/4=1X17.988X0.7/4=3.1479tmb=3.1479X104/141=223.26Mpa<1.05=215X1.05=225.75Mpa可1米一根工字钢不能少。3.架梁时由丁轮压增加，在架梁时

31、轮下工字钢按0.5米一根放置十三.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20mnO面形式如图15。截面特性如下：.、2A=20X2X460+16X(800-40)=30560mmI=20X460X4002X2=2.944X10"3n4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=16.25X2X11.6/4=94.25tm则翼缘板应力：My94.251040.46二-=128.0610Pa=128.06MPa:：:210MPaI2.94410腹板最大应力:QS16.252104(0.

32、460.0160.39)6max=一=-3=19.8010paI、2.94410；0.016=19.38MPa：.=140MPa局部压应力'-F16.2521.35104oc=54.84MPa:二=320MPaTwLz50016lz=460+20X2=500mm换算应力：口="+*2=J128.062+3号9.802=132.57MPa1.1b=231MPa(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P=QV/gtQ为自重，V为行车速度，V=3.0m/ming为重力加速度，取10m/S2,t为刹车时间，t=2s小车产生的惯性力矩Q=1

33、0th1=1.85m103185M惯1=10385-0.04625tm10260横梁惯性力矩Q2=6.4th2=1.1mM惯2=6.431.0.0176tm10260混凝土梁体产生的惯性力矩Q=80X1.1=88th3=3.05m8833.05M惯3=0.671tm10260M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,迎风面积均按实体计算。P风=2CKnqAi,c=1.6,K=1.39 小车风力产生的力矩Pi=1.6X1.39X0.019X2X2=0.169tM=0.169X1.85=0.313t.m 横

34、梁风力产生的力矩*1.6X1.39X0.019X13.1X0.8=0.443tM=0.443X1.1=0.487t.m 混凝土纵向风力产生的力矩吗=1.6X1.39X0.019X3.2X2.5=0.338tM=0.338X3.05=1.0309t.mM风=Mi+M2+M3=1.8309t.mM倾=M风+M惯=2.56575t.m.梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重：W=10t,横梁自重：W=6.4t混凝土自重：W=80X1.1=88t抗倾覆力矩为(d=1.0m,轮间距为2.0m)W=W1+W+W2=10+6.4+88/2=60.4t则M稳=60.4X1.0=60.4t.m(3) .抗倾覆安全系数

35、n=M稳/M倾=60.4/2.56575=23.541.3可因此，横梁整体满足稳定性要求。1. 横梁单个稳定性计算见图15和16由丁工字钢两端有连接，计算长细比时按0.46米，外加0.75的系数以考虑工字钢两端有连接1. 11.6X0.75/0.46=18.9<20可一.1#,2#ffi梁连接处计算讨论最大受力P2P1当P1=P2=71.93t时Ma=71.93T.MQa=0当P1=93.75tP2=32.73t时有R=100.11tRy=26.37tM=63.24T.MQa=93.75-32.73=61.02t(偏安全)有Mamax=71.93T.M假定Qamax=93.75-32.7

36、3=61.02t构造要求：2X90.2=180.4<200mm可1.5X90.2=135.3<140mm可2. 3X90.2=270.6<304mm可销子受弯：(14.5+32+40)X2=173<5X90=450mm可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求。4.MAMAX和Qamax的共同作用计算简图见右（图中销子为490mm,中心距为304mm）:有MAma=71.93T.MQama=61.02t则T=MmaX0.304=71.93/0.304=236.61tQ=CAma/2=61.02/2=30.51t销子的面积S=0.25X3.14X902=6361.7mrilT的

37、作用下:t=T/S=236.61X104/6361.7=371.93MPa<500MPaQ的作用下：q=Q/S=30.51X104/6361.7=47.96MPA<500MPa合力的作用。=&2+3：=*371.932+337.962=381.10MPa1.1刁=55CMPa5.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)X2=18600mmS'=200X40X2=16000mm2_4_t=T/S=236.61X10/18600=127.21Mpa<210MPat'=T/S=236.61X104/16000=147.88Mpa<210MPa满足要求。(2)1-1截面上破