40mT梁架桥机计算书

架桥机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；Ⅱ种为运梁、喂梁时存在危险截面，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）：0.705t/m2、平车：1.6t/台3、天车：4.5t/台4、验算载荷（40mT梁）：137t（最重为中跨边梁）5、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、材料三角导梁主梁采用16Mn钢材。二、总体布置说明：动力部分全部采用电动操作，系统电路为全变频方式（起吊电路除外）。（一）导梁中心距：7m；（二）导梁全长：66m，前支点至中支点的距离为41.46m；（三）架桥机导梁断面：4.28m×2.5m，总宽9.5m；（四）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（五）行走系统采用：前部、中部四台平车带动导梁横移；（六）架桥机单边导梁的抗弯截面模量W1=47218.75cm3，惯性矩I1=5052406cm4。1三、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，验算主要内容：⑴、抗倾覆稳定性验算；⑵、支撑反力的验算；⑶、桁架内力验算；⑷、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：⑴天车横梁验算；⑵支点反力的验算；⑶桁架内力验算；工况三、架桥机吊边梁就位时的验算⑴前支腿强度及稳定性验算（架桥机各种工况见附图01、02、03）。⑵前、中部横梁强度验算2、基本验算2．1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：⑴抗倾覆稳定性的验算；⑵悬臂时刚度的验算⑶支点反力的验算⑷主桁内力的计算2．2．1施工中的荷载情况⑴主桁梁重：q1=7.05kN/m（两边导梁自重，含钢轨）⑵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2套天车横梁总成）P2=13t(3)前部平车总成：P1=7.5t(含单幅横轨)(4)尾部平车总成：Q1=1.5t(5)尾部连接架:Q2=1t2．2．3施工验算⑴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RA代替(由力矩平衡方程):注:配重天车位于A点横梁之上;(2P2+250)×19.309+q1l12/2+(Q1+Q2)×23.382=P1×41.46+q1l22/2+RA×19.309(其中l1=23.308m,l2=41.46m);RA=[(2P2+250)×19.309+q1l12/2+25×23.382-P1×41.46-q1l22/2]÷19.309=[(260+250)×19.039+7.05×23.3082/2+25×23.382-75×41.46-7.05×41.462/2]÷19.309=375.29KNRA远大于零,故是安全的.悬臂端弯距：M1=q1×41.462/2＋P1×41.46=7.05×41.462/2＋75×41.46=3255.654kN.m支撑端弯距:M2=q1×23.3082/2＋(250+130×2)×19.309+25×23.382=7.05×23.3082/2＋510×19.309+25×23.382=11801.97kN.m抗倾覆安全系数K=M2/M1=11801.97/3255.654=3.625＞1.5满足规范要求.⑵支点反力的计算(采用计算模式图示)3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:RA=375.29kNRB=250+2×130+75+7.05×66+25-375.29=700.01kN⑶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：经分析中支点处断面所受弯矩最大，其抗弯截面模量W1=47218.75cm3，惯性矩I1=5052406cm4，其中H=4280mm。σ=M1/2W1=59.81Mpa＜[σ]=157Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求。Q1Q2b、销子抗剪验算销子1（上）所受剪力为Q1=3255.654/（5×6）=108.52KN，R1=45mmσ1=Q1/A=108.52/πR12=17.7Mpa＜[σ]=300Mpa，销子材料为40Cr（淬火）销子2（下）所受剪力为Q2=3255.654/（4×6）=135.65KN，R2=50mmσ2=Q2/A=399.44/πR22=17.3Mpa＜[σ]=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=700.01KN,根据节点法求得：单片桁架竖压杆最大内力为F1=700.01/2=350KN，斜杆最大内力为F2=350/2/（2015/2141）=185.94KN。P2P2=130kN41.46mL=64.842mRABRCL1=4.073mq1=7.05kN/mP1=75kN19.309mDl2l14由于竖压杆和斜杆均为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力。σ1=F1/A[]12=59.2MPa＜[σ]=157MPa，安全系数n=2.652，截面为两根[12槽钢，A[]12=3138.4㎜2单边主梁桁架其上下弦杆受力为F=M1/H=760.7kN。截面为两根[36b工字钢，其面积A=83.68cm2×4=33472㎜2σ3=F3/A=760700N÷33472mm2=22.7MPa＜[σ]=157MPa，满足施工要求。(4)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，（I1=14948848.94cm4）fmax=f1+f2；f1=-P1L3/(3EI1)=-75kN×41.463m3/(3EI1)；f2=-q1l4/(8EI1)=-7.05kN/m×41.464m4/8EI1得fmax=-75kN×41.463m3/(3EI1)–7.05kN/m×41.464m4/8EI1=-75kN×41.463m3/(3×206×109N/m2×14948848.94m4×10-8)-7.05kN/m×41.464m4/(8×206×109N/m2×14948848.94m4×10-8)=-0.142mb：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)=1.2cm（N=3）即悬臂挠度：f=f非+f弹=14.2+1.2=15.4cm悬臂端翘起高度取0.4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：⑴天车横梁受力验算5⑵支点反力验算⑶主桁内力验算2．2．1施工中的荷载情况⑴主桁梁重：q1=7.05kN/m（三角桁架、钢轨）⑵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（单套天车横梁总成）P2=13t（其中天车总成P3=5t）⑶T梁重：P4=137t2．2．2施工验算⑴天车横梁受力验算（见图二）PP1.7m7m图二当天车在横梁跨中时，弯矩最大。荷载P=P4/8+P3/4=137/8+5/4=18.375t横梁及轨道自重q=0.2t/m（可忽略不计）M横梁=P×1.7=31.24t〃m横梁由箱型梁焊接而成，其组合截面抗弯模量W=3458563㎜3，则横梁截面应力σ=31.24×107/3458563=90.33MPa＜[σ]=157Mpa,安全系数n=1.738故横梁满足施工要求。⑵支点反力的计算6当架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，a、受力模型如下:66mL1=19.309mL2=41.46mP=37.75tP=37.75tARA19.27mBRBCRC40m图三用midas软件求得：RA=47.4t,RB=40.8t，RC=34.1t，跨中最大弯矩M中=34.1×20.73-0.705×（20.73+1.158）2/2-=538t.mσ=Mb/W1=113.9MPa＜[σ]=157MPa，安全系数n=1.38,即三角桁架抗弯强度满足施工要求。b、桁架各杆件的内力验算：最大支座反力RA=474kN，根据节点法求得：单片桁架竖压杆最大内力为F1=474/2=237kN，斜杆最大内力为F2=237/2/（2015/2141）=125.9kN。由于竖压杆和斜杆均为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力。σ1=F2/A[12=40.12MPa＜[σ]=157MPa，安全系数n=3.9，截面为两根[12槽钢，A[12=3138.4㎜2单边主梁桁架其上下弦杆受力为F=M/H=251.4t。截面为两根[36b工字钢，其面积A=83.68cm2×2=16736㎜2σ3=F3/A=2514000N÷16736mm=150.2MPa＜[σ]=157MPa，安全系数n=1.05c、刚度验算喂梁时，当前部天车移动到前部总成与中部总成中间时，主梁桁架的最大变形为：fmax=-341kN×20.733m3/(3EI1)–7.05kN/m×20.734m4/8EI17=0.0336m=33.6mm＜[f静刚度]=L/700=59.23mm所以架桥机跨中静刚度满足要求。2.3工况三(吊边梁时)架桥机吊边梁就位时的验算，此时A支点零空，验算内容：a前支腿强度及稳定性验算；b前、中部横梁强度验算。当前天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（见图四）。Q4Q2p5p5q=0.705t/mCARA19.27mBRB38m1.5mRC23.382m41.46m图四1、前支腿强度及稳定性验算（单边主梁）（1）求支反力RC取支座B点为研究对象，由力矩平衡:RC×41.46+Q4×23.382+Q2×19.27+q×23.3822/2=P5×39.96+P5×1.96+q×41.462/2求得RB=72.64t，RC=43.57t（2）桁架的内力验算中部支座反力RB=72.64t，桁架单根竖压杆最大内力为F1=36.32t，斜杆最大内力为F2=19.3t。由于竖压杆和斜杆均为短压杆，无需验算其稳定性，只需验算其拉压应力。σ1=F1/A=23.15MPa＜[σ]=157MPa，截面为两根[12槽钢，A=15.692cm2。σ2=F2/A=12.3MPa＜[σ]=157MPa，截面为两根[12槽钢。由于此时最大弯矩比前两种工况小的多,所以无须验算其上下弦杆的拉压应力。（3）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，天车横移至单边如下图所示：8P=40.75t1mq=0.2t/mFRFDRD7m8m图五RD×7=0.2×7.52/2+40.75×6-0.2×0.52/2求得RD=35.71t，RF=6.56ta、中部横梁强度验算：如图所示（中部横梁重量可忽略不计）2RD7m2RFR666m7R7图六P6+P7=2RB，P6-P7=2（RD-RF），求得：P6=101.18t，P7=44.1t所以中部横梁悬臂弯矩为M6=P6×L=1011.8kN×0.5=505.9kN.m中部横梁的抗弯截面模量为：W6=（BH3-bh3）/6H=8.73×10-3m3其中B=600mm，H=650mm，b=576mm，h=610mm；σ=M6/W6=57.95Mpa＜[σ]=157Mpa，所以中部横梁满足设计要求。b、前部上横梁强度验算：如图所示（前部支腿重量可忽略不计）2RD7m2RFR886m9R9图七P8+P9=2RC，P8-P9=1（RD-RF），求得：P8=62.84t，P9=34.3t9（前部上横梁重量可忽略不计）所以前部横梁悬臂弯矩为M8=P8×L=628.4kN×0.5=314.2kN.m前部上横梁的抗弯截面模量为：W8=（BH3-bh3）/6H=5.75×10-