架桥机计算书

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（JTJ021-89）（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。架桥机设计荷载（一）.垂直荷载梁重:Q]=100t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）1.29x1.1=1.42t/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）：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(—)I.E-siiN(《甲M至詈兼兼监。。瑚07M&》景ffl畚联显蓍导g村、皇99''|3(质区-Kmg熙II、§SMtss.q-§^mssl6卷区.i卷彖•(u)(«皿联«芯)一9.寸彳寸d(«皿®症联帅)+->寸寸3寸HCNrnxCN寸.I''d(«皿®四联帅)srncn寸二Lnoo+CNCN)XCN寸.I''d(魅皿ffi似症)想彳武——hOJF也,_1■Jt门」rLT,i：—ii二.oh_n1•】1i一1r\i1-寸iUJra1*I匝.ICLccd土匚izrnCLHCL&H.•(日W)1胃H®M+rCNSKi、BeJ骚崩affi似g忌(同Vrn.IArn9.IH(I.Ix6IrnCN96)、Ln9.LnMIH昼_>-HuE+J6IrnCN96HsLn.LnxLnooI+91X寸寸.Ln寸+削X9.LHHIAI£日.+->Ln9.LnCNZIHZZX9.寸I+SZZX8.17I+(SI+ZZ)x8.17I+LnIXIrn.rn寸HIAI衣E8Ln.Ln旺姓+->Ln0.0IH6>lrnLn00IH6CNIX(yl+KO+z.o+m.o+K.Z+s寸Z.0+寸贸.。+\.。浸99乂63&彳<bu>lHkd、®晅区叵«gK-sr区-Kmg区熙ii堡、(«皿卅二、Ml®，卅氐)s.3h^h^Ek亚似EW旺姓二)魅皿忌监gKTRt卅W*寸d-HSH®M+T螫「壁晅碧卷忌兼<-矍斯福Hh晋苗蔓、理卅氐咿MsiKssttwMsisewnnP1=43.31+45.44+7.3x2+14.6x2=132.55tP2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=(i+n1)(i+n2)0A其中：n1=0.53n2=0.5A=(1+0.53)(1+0.5)x62x2.25=320.1525m2风荷载P2=CkhsA=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P4=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，P5=1.39x1.6x19x(3x2x2+2x30)=3042.432kg=3.042t图2所示A点为倾覆支点，对A点取矩：M"P2X3.8+P3X5.179+P4X1.435+P5X8.113=13.53x3.8+0.1244x5.179+125x1.435+3.042x8.113=256.11tmM抗=Pix4.8=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。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+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）7.3/4=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Jg852.6mm、#a四夸滴町雌、gl.ls测萍、852.6XLlH937.86mm、曲滴*L71mm、、君l.ls测萍、71xl・r78mm、>HWB瀚醐毋蜘汁兼网728mm.4m浪职茵HSH4一、5、6S革弃吕吕日巷口H2#提梁时架边梁时（重边）55.6\55,2#提梁时架边梁时（重边）55.6\55,江。心史47.643?Q「•.1#天车行到跨中时架中梁时0.7Br_.173J1.17320mll/EHr牝心八卜_|4?33.573j2Z^与33.5731#提梁时n7on以次H202.5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-90.408119.0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。截面特性如下：查工字钢表有S=146.45cm2,I=68512.5cm4A=145.45x2x100+12x406x2=3903mm2I=68512.5x104x2+12x406x(560+6)2x2=4.49-3m4计算图示如下图7(单位m):P1P2二¥分‘」]1_图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.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：。=匕=99317乂0'292=60971/m2=60.97MPa<[。]=210MPaI0.00449腹板最大应力：QS93.75x(12x406x(560+6))x10-9部T===1985t/m2=19.85MPa<[b]=140MPa局部maxIS0.00449x2x14.5x10-3压应力

WFTwLz93.75xL35、104=269.39肱尸口<g]WFTwLz162x2x14.5Lz=22x4+(12+25)x2=162mm换算应力：b=q2+32=<60.972+3x19.852=70.0MPa〈1.1[b]=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〈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TOC\o"1-5"\h\zb0/t=253.5/12=21.125<[b0/t]=33〈可〉b/t=76.75/12=6.4<[b/t]=12.4〈可〉腹板局部稳定:■235=80"-35=66

345Qh560h235==38.62<[―^]=80■■235=80"-35=66

345Q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，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。架桥机0号立柱横梁计算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.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：m）P1J,"；.二,8切P1J,"；.二,8切I=[0.380x0.463-(0.38-2x0.01)x0.4323]/12=0.000664m4导梁支点悬出立柱中心位置0.85m，贝UM=71.14x0.85=60.469tm翼缘应力：。=、=60.469X0.23=16025〃m2=209.56MPa<[。]=210MPa〈可〉I0.000664腹板剪应力：TmaxQS_71.14x(14x380x(230-7))x10-9760.000664x2x10x10-3=6358.48〃m2=63.58MPa<[b]=140MPa局部压应力WF71.14X1.35x10Tmaxbc==TwLz=90.95MPa<[b]=320MPa528x2x10lz=(120x2+10)x2+2x14=528mm换算应力：b'=^b2+3t2=u209.562+3x63.582=236.7MPa=1.1[a]=230MPa〈可〉焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算。（1）整体稳定性bo=200-10-10=180h/bo=460/180=2.556<6l/b0=11600/180=64.44<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：TOC\o"1-5"\h\zb0/t=180/14=12.86<[b0/t]=33（可）b/t=90/14=6.43<[b/t]=12.4（可）腹板局部稳定h=竺空=43.2<[%]=80.-H5=66t10t345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的夕卜加劲肋，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，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10:801X86.8X9、,目9?、TOIXII/nH(白+S)XHJHH(Z172.0Xz+g)X9.6X秘X寸+01XS6Z2dCN寸。I.OHg.slIHyEHV右君卜1'%^洲宫点笠山E9.6H-e^he-Mtmi.1.•，.d:--1_Jz匝ZdIdK-反mtP-Km涅尬智林口刊联帅招®而逐W®他EEZLn6CNHZ80.I+z8.IHEEEMZ.寸HI。寸CN+IZ8.I3』q0E§XZ8O.IHZ8OIOO.OXIHOXE*』HS0.0H01X8606X9

9.6XIXOIXZO•一9MidMTOIXIOI/ZUQIZOId+DX161X86.8X99.6XIXOIXZ292+DX曰9Mid801X86.8X99.6XBXOIXM.瓣sO.LUNrnlL*二d怔CNd+二dHId、fc®<Rl—ldg亚JaJ丞民、苗右|>削''%|-0%6Ld洲4.271/1=d1/(2.25+.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=P2=44.89t入=m/l=0.65/10.3=0.0631Pm2144.89x104x0.652x10.3x(3+2x0.0631)fc=f=x(3+2)=当P-d6EI6x1.328x108当P1==7.66x10-3m71.14tP2=18.63t时，可以把C点的P1分解开，P1=P1’+P2有P1’=71.14-18.63=52.51tfd=mx0B=065x0.0044=0.00286mfC=fD=18.63x104x0.652x10.36x1.328fC=fD=18.63x104x0.652x10.36x1.328x108x(3+2x0.0631)=3.181x10-3m综上计算，天车咬合总间距为58.81mm,(100-70)x2=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:A=0.6x0.02x2+2x0.36x0.016=0.03552m2_2x0.016x0.3630.6x0.023I=+2(+0.6x0.02x0.192)=9.92x10-4m41212跨中集中荷载P=93.75+764/1000=94.514t最大弯矩3=P=9心14xL5=35.443,.m44支点反力：:R=94.514/2=47.257t弯曲应力：a=竺=35.443x104x0.2=71.46x106Pa=71.46MPa<210MPaI9.92x10-4腹板最大剪应力：=33.94x106pa局部压应力QS47.257x10=33.94x106pa局部压应力T=——=maxIS9.92x10-4x2x0.016=33.94MPa<[t]=140MPaac=Wac=WFTwLz94.514x1.35x104640x2x16=62.30MPa<[a]=320MPaIz=600+2x20=640mm换算应力：

b'=K‘b2+312="71.462+33.942=92.53MPa<1.1［。］=231MPa可九.0号柱承载力检算立柱采用0219mm无缝钢管，壁厚12mm（内管6192mm,壁厚13mm）,一侧立柱由两根组成，中间用660x5mm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13A=2x兀(d2-d12)="(0.2192-0.1952)=0.0156m24心2x兀(d2-d12)=脂⑭1922-0.1662)=0.0146m24I=2x兀(d4一F=脂(0.2194-0.1954)=8.39x10-5m4y6432兀(d4—d4)641兀x(0.1924-0.1664)、)=5.887x10-5m432回转半,V.8.39x10-5=0.0733m0.0156；I''5.887x10-5=」=「=0.06345my\A'0.0146按一端固结，一端铰接计算

长细比人=U=0."3稳（加’为以内钢管为准）。图12截面特性:图13A=2x兀(d2-d12)="(0.2192-0.1952)=0.0156m24心2x兀(d2-d12)=脂⑭1922-0.1662)=0.0146m24I=2x兀(d4一F=脂(0.2194-0.1954)=8.39x10-5m4y6432兀(d4—d4)641兀x(0.1924-0.1664)、)=5.887x10-5m432回转半,V.8.39x10-5=0.0733m0.0156兀(d4—d4)641兀x(0.1924—0.1664)64=2.9435x10-5m4回转半r=0.0635m'I‘2.9435x回转半r=0.0635m■.'i=/A0.0073按一端固结，一端铰接计算长细比X=ul=*x3.6=39.7v［X］=150r0.0635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6=0.9419应力b=©应力b=©A2x71.14x104

0.9419x0.0073=206.93MPav[b]=210MPa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，024.5mm钢丝绳走16。起升荷载Q=57.2t(实际净吊重为40t),滑车组效率5-1•虬归-笊6x卜笊616)_0.72En1-n16x(1-0.96)所需牵引力"-£-5Z2_4.96夕v夕〈可〉nnE16x0.72选用公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳，查表得其破段拉应力为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=38.11x6x0.7/57.2=7.46〉6〈可〉2.吊两千斤绳验算选用6x37丝中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=83.9x10x0.7/57.2=10.27〉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1001.导梁跨中主弦杆截面形式见下图14:（单位：cm）A=(93.2-11.2)x8=656cm2Ix=656x1002=6560000cm4Iy=656x502=1640000cm2Wx=Ix/y=5660000/(100+12.5)=58311.11cm3Wy=Iy/x=1640000/(50+12.5)=26240cm3IX'6560000「mr='—=、：=100cmxA656r=.'些00=50cmy\A656入x=l0/rx=3200/100=32入y=l0/ry=3200/50=64查表Q235（b类构件）得叩x=0.929,^y=0.786竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：Mx=Rx16-qx162/2=23.36x16x2-1.42xi62/2=565.76tm

横向风力产生在导梁跨中最大弯矩：按7级风压检算(W0=19kg/m2)W=K1K2K3K4Wo=1x0.4x1.0x1.2x19=9.12kg/m计算原理：出七+J^罚f]=I。MPa^xWx①yWyMx,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6——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=2x9.12x2.495x(322/8)x10-3=6.0tmMxMy^MxMy^xWx①yWy565.76x1046x104+0.929x58311.110.786x26240=107.35MPa[f]=170MPa2.当架桥机前行时，B点截面及截面特性同上有:Wx=58311.11cm3Wy=26240cm3（px=0.929,侦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^xWxMxMy^xWx①yWy906.24x10423.30x104+0.929x58311.110.786x26240=178.4MPa<1.05[f]=178.5MPa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,。金K-屈告聪—米I同&IAILnz.LnCNCNHLn0.IXLnICNHELn0.IV&IAI9CN.rnCNCNHI寸IW0IX6Z寸IcnHOE16Z寸I.rnH17、z.0x886l<IXIHMdH_>-屈告.CN。弦BK坡赛股腿。。寸HE*dlAI9CNCN6IHCNl<8CN>0IXCNCNLn.Lng、、LxeEElglCNLn.LnH寸、z.oxCNrnrnLnLn.IrnXIHMdH_>-痞屈iS86Esr^/lhz'KrnrnLnLn.IrnHd必质辟-K*、ft^oy旺洪痞屈、B亚也HH0MS、EO.I器LHJ贾一(mEM寸IHMcudlAILnICNHEeeocn、eeocn、睫u芝£旺l>K右必酷B卅K忌监珠M右夜职(—)M太酷s批氐藤史.|||七W^B—米Ln.o堡屈册HK辟在联堪tt、号觐员辟小曲苗联城•rnz山山00£=乙乂0乙+09切=|91x00521^1=:—=17OIX££・IX乙X£T9I2/A%醉俄冒QJXBUI1SJW17I=[1]>3列8£61=心1海61=910.0'£-0¥质QJXBUI1（6£Ox9I（yox9H））x^01><3><^91SG:%回¥解朝£-oi><m7I劣彼01乙>3列90伉1=3901X90*831=y=由=。*ox*o【xge*6W:寿鬣面!S^V6=V/9，TTx^xg^9l=lAI:哥昱草基煮整'中制丑建呈;区¥窖哥昱中吉*国专煮溢丑叩圾溢:9TIS±D^BIM-1491E_39'一一I-ZCd切山尚亡切花了二乙X乙00切X0917Xo乙=I乙山山09S0E=（0K008）x91+09Vxx=V:±D$waw°ST国衅御B—7EE/E3换算应力：b=Q2+32=(128.062+3X19.802=132.57MPa〈1.1[b]=231MPa(二).天车横梁稳定性计算1.横梁整体稳定性计算见图17.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Q1=10th1=1.85mM惯1=10X3XL85=0.04625,-m惯110x2x60横梁惯性力矩Q2=6.4th2=1.1mM惯2=64x3X投=0.0176,-m惯210x2x60混凝土梁体产生的惯性力矩Q3=80x1.1=88th3=3.05mM惯3=88x3x3.°5『si，.^惯310x2x60M惯=M惯JM惯2+M惯3=0,73485t.rn.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=22KnqAi,c=1.6,K=1.39小车风力产生的力矩P1=1.6x1.39x0.019x2x2=0.169tM]=0.169x1.85=0.313t.m横梁风力产生的力矩P2=1.6x1.39x0.019x13.1x0.8=0.443tM2=0.443x1.1=0.487t.m混凝土纵向风力产生的力矩P3=1.6x1.39x0.019x3.2x2.5=0.338tM3=0.338x3.05=1.0309t.mM风=M1+M2+M3=1.8309t.mM倾=M风+M惯=2.56575m.梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重：W]=10t,横梁自重：W2=6.4t混凝土自重：W3=80x1.1=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贝UM稳=60.4x1.0=60.4t.m.抗倾覆安全系数n=M稳/M倾=60.4/2.56575=23.54〉1.3〈可〉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0.46米，外加0.75的系数以考虑工字钢两端有连接11.6x0.75/0.46=18.9<20可—.1#,2#横梁连接处计算P1P2L一」XY1.讨论最大受力当P1=P2=71.93t时Ma=71.93T.MQA=0当P1=93.75tP2=32.73t时有RX=100.11try=26.37tma=63.24t.mqa=93.75-32.73=61.02t（偏安全）有Mamax=71.93T.M假定Qamax=93"32.73=61.02t2.构造要求：2x90.2=180.4<200mm可1.5x90.2=135.3<140mm可3x90.2=270.6<304mm可3.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。有Mamax=71-93「MQamax=61.02t则T=Mamax/0.304=71.93/0.304=236.61tQ=Qamax/2=61.02/2=30.51t销子的面积S=0.25x3.14x902=6361.7mm2(1)T的作用下：t=T/S=236.61x104/6361.7=371.93MPa<500MPa(2)Q的作用下：q=Q/S=30.51x104/6361.7=47.96MPA<500MPa(3)合力的作用b=0+32=,371.932+3x47.962=38L1W可以不考虑销子受弯而认为强度满足要求。有Mamax=71-93「MQamax=61.02t则5.连接钢板(1).从上图中(1)的位置破坏(架’为内侧的钢板):S=200x(14.5+32)x2=18600mm2S’=200x40x2=16000mm2t=T/S=236.61x104/18600=127.21Mpa<210MPat’=T/S=236.61x104/16000=