龍門吊結構驗算書(midas計算).doc

60T龍門吊機檢算目 錄1.工程概況12.計算依據及材料取值12.1計算依據12.2材料取值23.計算荷載模型23.1計算荷載23.2荷載工況33.3.計算模型44.計算結果54.1應力計算結果54.2位移、支座反力及穩(wěn)定計算結果124.3工況7整體抗傾覆計算135.結論和建議14141.工程概況60t門吊主梁采用雙主梁桁架結構，支腿采用鋼管焊接，采用軌道行走式，軌道間距27m，主梁跨度27m，凈高約13.5m，支腿行走輪距6.5m。門吊主梁采用200型貝雷梁拼裝，門吊支腿采用鋼管結構，直立支腿采用32510鋼管，斜支腿立柱采用2737鋼管、平聯(lián)及斜撐采用1595鋼管。起吊設備采用1臺60t起重小車，60t門吊的結構布置形式如圖1所示。圖1 60t門吊結構圖示2.計算依據及材料取值2.1計算依據（1）60t龍門起重機設計圖（2）鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）（3）起重機設計規(guī)范（GB3811-2008）2.2材料取值200型貝雷梁材質為Q345鋼材，容許正應力按取值，容許剪應力按取值； Q235鋼材，容許正應力按取值，容許剪應力按取值。3.計算荷載模型3.1計算荷載（1）自重荷載；（2）起升荷載：天車和吊重。（3）電動葫蘆走行制動力：按起升荷載的10%取值，。（4）門吊走行制動力：吊重走行制動；自重走行制動。（5）風荷載：工作狀態(tài)時為6級風，基本風壓取120Pa，非工作狀態(tài)時，基本風壓取500Pa。風荷載的計算按起重機設計規(guī)范(GB3811-2008)進行。風壓計算公式為：上式中，Kh為風壓高度變化系數，正常工作狀態(tài)下Kh1。龍門吊高度小于20m，非工作狀態(tài)時的風壓取值Kh為1.23。C為風力系數；q為計算風壓。對鋼管，C為0.7，則：正常工作狀態(tài)時的風壓為：非工作狀態(tài)時對桁架，C為1.6，則：正常工作狀態(tài)時的風壓為： 非工作狀態(tài)時的風壓為Kh為1.23， 受風面積的計算按起重機設計規(guī)范(GB3811-2008) 進行。 對于n片貝雷梁的迎風面積，按起重機設計規(guī)范(GB3811-2008)第2.2.10.5條規(guī)定,單片貝雷梁的迎風面積計算結果如表1所示。表1 單片貝雷梁迎風面積計算貝雷梁編號橫梁透風系數()遮擋系數()10.26.80.71.36020.26.80.70.95230.26.80.70.666 40.26.80.70.466 50.26.80.70.327 60.26.80.70.229 70.26.80.70.16080.26.80.70.1123.2荷載工況門吊結構計算考慮以下七種荷載工況，其中門吊起重工況對起吊荷載考慮1.1倍的沖擊系數。工作狀態(tài)組合：工況1：天車在跨中起吊（1）+1.1+（5）（順門吊走行方向的工作風）工況2：天車在一側支腿處起吊（1）+1.1+（5）（順門吊走行方向的工作風）工況3：天車在橫梁上走行（靠跨中）（1）+（2）+（3）+（5）（順門吊走行方向的工作風）工況4：天車在一側支腿走行（1）+（2）+（3）+（5）（順門吊走行方向的工作風）工況5：吊重在跨中情況下門吊走行（1）+（2）+（4）+（5）（順門吊走行方向的工作風）工況6：吊重在一側支腿情況下門吊走行（1）+（2）+（4）+（5）（順門吊走行方向的工作風）非工作狀態(tài)工況：工況7：（1）（5）（順門吊走行方向的非工作風）3.3.計算模型建立如下圖所示的60t門吊計算模型。計算程序為通用計算軟件MIDAS，所有桿件均采用梁單元模擬。X方向為電動葫蘆走行方向， Y方向為門吊走行方向，Z方向為門吊高度方向。邊界條件為在立柱底部約束X、Y、Z三個方向的位移,由于貝雷梁之間為銷軸連接，因此在計算中將銷軸連接處的彎矩釋放，模擬鉸接。圖2 60t門吊結構計算模型4.計算結果4.1應力計算結果工況1計算結果如圖3所示。圖3工況1計算結果吊重荷載作用位置撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為124.2MPa，最大壓應力為126.9MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為113.4MPa；最大壓應力為170.0MPa貝雷梁斜桿的最大拉應力為51.9MPa，最大壓應力為52.5MPa；I25a的最大拉應力為29.1MPa，最大壓應力為17.3MPa； HW400400的最大拉應力為32.4MPa，最大壓應力為33.9MPa；鋼管最大壓應力87.1MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力65.6MPa ，無壓應力；鋼管的最大拉應力25.1MPa，最大壓應力27.4MPa。工況2計算結果如圖4所示。圖4工況2計算結果吊重荷載作用位置撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為55.2MPa，最大壓應力為59.1MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為95.1MPa；最大壓應力為171.6MPa；貝雷梁斜桿的最大拉應力為64.5MPa，最大壓應力為73.8MPa；I25a的最大拉應力17.7MPa，最大壓應力-28.3MPa； HW400400的最大拉應力為31.3MPa，最大壓應力為30.9MPa；鋼管最大壓應力88.4MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力37.6MPa ，無壓應力；鋼管的最大拉應力15.8MPa；最大壓應力19.4MPa。工況3計算結果如圖5所示。圖5工況3計算結果吊重荷載作用位置撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為116.3MPa，最大壓應力為119.2MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為133.5MPa；最大壓應力為183.2MPa；貝雷梁斜桿的最大拉應力為59.4MPa，最大壓應力為60.1MPa；I25a的最大拉應力為32.4MPa，最大壓應力為18.7MPa； HW400400的最大拉應力為35.1MPa，最大主壓應力為36.8MPa；鋼管最大壓應力為94.5MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力為76.1MPa，無壓應力；鋼管最大拉應力為28.9MPa，最大壓應力為31.4MPa。工況4計算結果如圖6所示。圖6工況4計算結果吊重荷載作用位置撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為58.7MPa，最大壓應力為63.1MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為83.3MPa；最大壓應力為148.1MPa；貝雷梁斜桿的最大拉應力為58.5MPa，最大壓應力為65.4MPa；I25a的最大拉應力為30.8MPa，最大壓應力為31.4MPa； HW400400的最大拉應力為25.4MPa，最大壓應力為24.5MPa；鋼管最大壓應力為72.3MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力為43.9MPa，無壓應力；鋼管最大拉應力為16.4MPa，最大壓應力為18.8MPa。工況5計算結果如圖7所示。圖7工況5計算結果荷載形式撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為162.1MPa，最大壓應力為174.9MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為127.1MPa；最大壓應力為200.0MPa；貝雷梁斜桿的最大拉應力為56.5MPa，最大壓應力為57.3MPa；I25a的最大拉應力為42.8MPa，最大壓應力為41.5MPa； HW400400的最大拉應力為64.8MPa，最大壓應力為63.1MPa；鋼管最大壓應力為105.1MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力為63.5MPa，無壓應力；鋼管最大拉應力為37.6MPa，最大壓應力為50.3MPa。 工況6計算結果如圖8所示。圖8工況6計算結果荷載形式撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為93.3MPa，最大壓應力為106.7MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為95.2MPa；最大壓應力為185.4MPa；貝雷梁斜桿的最大拉應力為62.4MPa，最大壓應力為71.7MPa；I25a的最大拉應力為37.2MPa，最大壓應力為44.1MPa； HW400400的最大拉應力為64.4MPa，最大壓應力為67.6MPa；鋼管最大壓應力為94.7MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力為38.5MPa，無壓應力；鋼管最大拉應力為36.5MPa，最大壓應力為51.2MPa。工況7計算結果如圖9所示。圖9工況7計算結果撓度結果（mm）貝雷梁弦桿的最大拉應力為43.4MPa，最大壓應力為45.3MPa； 貝雷梁豎桿的最大拉應力為27.8MPa，最大壓應力為59.7MPa；貝雷梁斜桿的最大拉應力為19.9MPa，最大壓應力為20.5MPa；I25a的最大拉應力為10.5MPa，最大壓應力為9.5MPa； HW400400的最大拉應力為18.5MPa，最大壓應力為17.6MPa；鋼管最大壓應力為39.1MPa，無拉應力；鋼管最大拉應力為21.6MPa，無壓應力；鋼管最大拉應力為31.0MPa，最大壓應力為16.0MPa。4.2位移、支座反力及穩(wěn)定計算結果各個工況計算得到的最大支反力和最小支反力，橫梁豎向撓度及結構整體穩(wěn)定系數如表1所示表1支反力、撓度及穩(wěn)定系數結果工況支座反力（kN)豎向位移(mm)整體穩(wěn)定系數最大值最小值1358.4334.545.96.442505.0188.523.58.283357.1304.643.26.874463.7199.922.99.825486.6176.143.66.226622.042.122.98.117253.6109.115.520.17由上表可知，在以上各個工況中最大支座反力為622kN，最小支座反力為42.1kN，均不出現拉應力，說明在上述工況中支架底部不會脫空，結構在中跨起吊情況下的最大撓度為45.9mm，小于規(guī)范容許的。結構的最小整體穩(wěn)定系數為6.22。立柱穩(wěn)定計算：鋼管受到的最大壓力為649.5kN，彎矩My=21.7kN-m。根據鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）第5.2.5條，拉彎構件和壓彎構件穩(wěn)定性按以下兩個公式計算。鋼管，計算長度，查表得。；立柱穩(wěn)定性滿足要求。4.3工況7整體抗傾覆計算工況7為非工作狀態(tài)，此時吊機受沿軌道走向方向較大風荷載作用，且吊機未吊重物，需驗算抗傾覆穩(wěn)定性。由以上5.1節(jié)工況7計算結果可知，吊機受到總的水平反力為9.4t，此反力即為風荷載作用力。其中貝雷梁上作用有4.6t，立柱和橫桿上作用有4.8t。吊機結構自重63t，天車自重11t，合計74t，計算簡圖如圖10所示。計算抗傾覆穩(wěn)定系數為：。 圖10 抗傾覆計算圖示5.結論和建議計算考慮了7個工況：1葫蘆在中跨起吊，對吊重考慮1.1倍的沖擊系數及工作風荷載；2天車在一側支腿處起吊，對吊重考慮1.1倍的沖擊系數及工作風荷載；3天車吊重在中跨走行，考慮沿天車走行方向的制動力及工作風荷載；4天車吊重在一側支腿處走行，考慮沿天車走行方向的制動，工作風荷載；5吊重在中跨，門吊走行，考慮門吊走行的制動，工作風荷載；6吊重在一側支腿處，門吊走行，考慮門吊走行的制動，工作風荷載；7門吊空載走行，考慮門吊走行的制動，非工作風荷載。在以上各個工況中，貝雷梁弦桿最大應力為174.9MPa，豎桿最大應力為200.0MPa，斜桿最大應力為73.8