橋式起重機(jī)主梁強(qiáng)度、剛度計(jì)算

1、橋式起重機(jī)箱形主梁強(qiáng)度計(jì)算一、通用橋式起重機(jī)箱形主梁強(qiáng)度計(jì)算( 雙梁小車(chē)型 )1、受力分析作為室內(nèi)用通用橋式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)將承受常規(guī)載荷P、PQ和PGH 三種基本載荷和偶然載荷 PS ，因此為載荷組合。其主梁上將作用有 PG 、 PQ 、 PH 載荷。主梁跨中截面承受彎曲應(yīng)力最大，為受彎危險(xiǎn)截面；主梁跨端承受剪力最大，為剪切危險(xiǎn)截面。當(dāng)主梁為偏軌箱形梁時(shí)，主梁跨中截面除了要計(jì)算整體垂直與水平彎曲強(qiáng)度計(jì)算、局部彎曲強(qiáng)度計(jì)算外，還要計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度需進(jìn)行折算。2、主梁斷面幾何特性計(jì)算上下翼緣板不等厚 ,采用平行軸原理計(jì)算組合截面的幾何特性。精選文檔圖 2-4注：此箱形截面垂直形心

2、軸為y-y 形心線，為對(duì)稱(chēng)形心線。因上下翼緣板厚不等，應(yīng)以x x為參考形心線 ,利用平行軸原理求水平形心線xx 位置 yc 。 斷面形狀如圖 2-4 所示 ,尺寸如圖所示的 H、 h1 、 h2 、B、b、 b0 等。F F12F2F3 F1Bh1 ， F2bh0 ， F3Bh2 qFr( kg / m )FiF1( Hh1 ) 2F2 ( 1 h0h2 ) F3 . h2ycyi222( cm )FF3F1 2F2 J xBh1 3F1 y1 22 b(H h1 h2 ) 32F2 y3 2Bh2 3F3 y2 2 ( cm 4 )121212 J yh1B3h2 B22 b3h02F2 (

3、b0b) 2 ( cm4 )121212222精選文檔 WXJ X / yc 和 J X / H yc ( cm3 ) WyJ y( cm3 )B23、許用應(yīng)力為 和 。載荷組合安全系拉伸、壓縮、剪切端面擠壓類(lèi)別數(shù)彎曲許用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力組合1.48s I cd 1.5 InI I I(類(lèi)載荷 )1.483組合1.34s IIcd 1.5 IInII II II(類(lèi)載荷 )1.343組合1.16s IIIcd 1.5 IIInIII III III3(類(lèi)載荷 )1.164、受力簡(jiǎn)圖P1P 2qABS-bS-bRA 2RB 2+q S28+圖 2-5P1 與 P2 為起重小車(chē)作用在一根主梁上

4、的兩個(gè)車(chē)輪輪壓，由PQ 和小車(chē)自重分配到各車(chē)輪的作用力為輪壓。如P1P2P 時(shí)，可認(rèn)為 P 等于 PQ 和小車(chē)3精選文檔自重之和的四分之一。5. 主梁跨中集中載荷 (輪壓 P1和 P2 )產(chǎn)生最大垂直彎矩 MpMp2 (P1P2 )S(N·m)P1 P2 時(shí)簡(jiǎn)算4Mp2 P S b(N·m)P1 P2P 時(shí)2MpSb(N·m)P1 P2P1 P22 P時(shí)，可近似取 P22注：建議當(dāng) P1 P2 時(shí)，采用 PP1P2 計(jì)算為佳。26. 跨中均布載荷 (自重 PG )產(chǎn)生最大垂直彎矩 M qMq1PGS1qS28(N·m)87. 主梁跨中垂直最大彎矩 M 垂

5、M 垂MpMq8. 主梁跨中水平慣性載荷產(chǎn)生彎矩 M 水P慣q慣P慣S/2S圖2-64精選文檔M 水P 慣 SS )q慣 S 22S )(N ·m)(1(342r24r式中： r8c 3l3 J1 yS·2B 2J 2 yJ1 y 主梁端截面的 J y ( cm4 )J2 y 端梁截面的 J y (cm4 )P慣1PZ15ZP 1 (小車(chē)自重 PQ )2Z1 起重機(jī)大車(chē)驅(qū)動(dòng)輪數(shù)Z 總輪數(shù)q慣1 q Z15 Z9. 主梁跨中截面彎曲強(qiáng)度計(jì)算M 垂M 水 IIs4 WX1.34WY10. 主梁跨端剪切強(qiáng)度計(jì)算P1P2bqS圖2-7跨端最大剪力 QmaxQmaxP1P2 (1b

6、)qSS25精選文檔跨端最大剪應(yīng)力Qmax ·S0 II2 J1xII3S0 主梁跨端截面的靜面矩（中性軸以上面積對(duì)中性軸的靜面矩，各面積乘以形心至中性軸距離；cm3 ）腹板厚（ cm）J1 x 截面的水平慣性矩（cm4 ）二、通用橋式起重機(jī)箱形主梁剛度計(jì)算1. 垂直靜剛度 f 垂f 垂(P1P2 )S3簡(jiǎn)算 f 48EJ xf 垂(P1P2 ) l (0.75S2l 2 )精算12EJ x f l 為小車(chē)輪壓至主梁支承處距離，見(jiàn)下圖所示。12b圖 2-86精選文檔當(dāng)P1P2P時(shí)P l (0.75S2l 2 )f垂 f 6EJ x注：P1 、 P2 不乘以系數(shù)。均布載荷（自重 PG

7、）產(chǎn)生的垂直靜剛度不予以計(jì)算，因無(wú)法檢測(cè)。2. 水平靜剛度 f 水參看圖 2-6。P慣 S3(1 3S)q慣 S44S) f 水Sf 水(548EJ yr384EJ yr2000f水 不檢測(cè)，只作為設(shè)計(jì)計(jì)算用。三、通用橋式起重機(jī)箱形主梁穩(wěn)定性計(jì)算整體穩(wěn)定性一般不作計(jì)算，因?yàn)槭呛?jiǎn)支梁，不可能發(fā)生失穩(wěn)造成前傾與側(cè)翻，通常情況下只要計(jì)算出主梁水平剛度f(wàn) 水 f 水S時(shí)即可免算。2000以箱形受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定性為例，作為簡(jiǎn)支梁箱形截面主梁，彎曲時(shí)只有腹板受壓區(qū)和受壓翼緣板處才有局部失穩(wěn)的可能。保證不失穩(wěn)的辦法是設(shè)置加勁肋。1. 腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算分兩種情況處理： 一種是正軌 (包括半偏軌 )箱形梁，

8、局部壓應(yīng)力m0 ；另一種是偏軌箱形梁，局部壓應(yīng)力m0 (輪壓作用在腹板上 )。7精選文檔(1) 橫向加勁肋間距 a 的確定 當(dāng)極限。h080235 時(shí)， h0 腹板高， h 腹板厚， s 材料屈服hsm 0 時(shí)，可不設(shè)置加勁肋。m 0 時(shí)，按結(jié)構(gòu)適當(dāng)增設(shè)加勁肋。235h0100235時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，此時(shí)取 a 2.5h 。 當(dāng)80shs 當(dāng)100 235h0170235 時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。shs當(dāng) m 0 時(shí)：a)當(dāng) h01200時(shí)，取 a2h0hb)h01500時(shí)，取a500h0當(dāng) 1200hh01000hc)當(dāng) h01500 時(shí)，取 ah01000h0h500h8精選文檔上式中可

9、查下表 2-4。表 2-4h0201001401802002202401 100 h1.001.011.021.031.041.051.062h01100 h2602803003203403603801.071.091.101.121.141.161.18h024004204404604805005201 100 h1.211.241.271.311.351.401.4621h0100 h5405605806006206401.531.611.711.842.012.24表 2-4 中1 為腹板與受壓翼緣板接觸處的彎曲應(yīng)力如圖2-10 所示。圖 2-10上式中Q m ax ( Qmax 最大剪

10、力，對(duì)簡(jiǎn)支梁 Qmax1 RA，RA為支反力 )0 h029精選文檔當(dāng)m0 時(shí)：K3 h0ah01K 4h注： K3 和 K4 查表 2-5表 2-5m / 1K 3K 4m / 1K 3K 40.052123620.8040210960.104222920.8541710440.156422190.9042910010.2010720760.954419650.2515219331.004509310.3018918081.104509000.3521917101.204508700.4024816131.304508400.4526715401.404508100.5028914671.5

11、04507800.5531013941.604507500.6033113241.704507200.6535212541.804506900.7037111991.904506600.7538711472.00450630上表中m 局部壓應(yīng)力。mP 輪壓Pc翼緣板厚ca2hy10精選文檔a50mmhy 為軌道高度。235h0235時(shí)， 當(dāng)170240shs此時(shí)除應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，同時(shí)應(yīng)增設(shè)一條縱向加勁肋。當(dāng) m 0 時(shí)，h111( )h054h2h0h1當(dāng) h2100 時(shí)， a 2.5h2h圖 2-11當(dāng) h21200 時(shí)， a 2h2h1200h21500 時(shí)， a500h2h2h1000

12、hh21000h21500 時(shí)， ahh2500h當(dāng)m0 時(shí)，11精選文檔h1(1 1)h0 ， ah2K1h25 4K 2h上述當(dāng)計(jì)算出的 a 值大于 2h ?；虺霈F(xiàn)負(fù)值時(shí)取 a2h2 即可。上式中的 K1和K2如表 2-6所示。表 2-6m /K 1K 2m /K1K 20.27127001.95695200.37096972.05605110.47066912.25414930.57006852.45294750.66946762.65174570.76856662.85054390.86766543.04944260.96676423.24874141.06586303.4480402

13、1.16496183.64713901.26406063.84623781.36305934.04533681.46185804.24443591.56065664.44353501.65965544.64263411.75875424.84173321.85785305.0408323當(dāng) 240 235h0320235 時(shí)，此時(shí)應(yīng)加橫向加勁肋，同時(shí)增設(shè)二道shs縱向加勁肋。12精選文檔圖 2-12h1(0.15 0.2)h0h2( 0.175 0.2) h0a 按部分m0和m0 時(shí) a 公式計(jì)算確定。h0235時(shí)320hs應(yīng)加橫向加勁肋和同時(shí)增設(shè)多道縱向加勁肋，這種情況為高腹板、大起重量、超

14、大跨起重機(jī)時(shí)才這樣處理，詳細(xì)計(jì)算請(qǐng)見(jiàn)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)564頁(yè)相應(yīng)部分，一般不會(huì)出現(xiàn)這種情況。 腹板加勁肋的結(jié)構(gòu)要求和截面設(shè)計(jì)a) 加勁肋間距的構(gòu)造要求只有橫向加勁肋時(shí)，a(0.5 2)h0 ，且不大于 2m。同時(shí)設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)，a0.5h0 2h2 ，且不大于 2m，需要加橫向短加勁肋a1 時(shí)， a10.75h1 ，h1 和 h2 均為 h1h2(1 1) h0 ，一般情況是加54一個(gè)橫向加勁肋再加一個(gè)短橫向加勁肋。b) 加勁肋的截面形式橫向加勁肋采用鋼板，縱向加勁肋采用扁鋼，角鋼等。c) 加勁肋截面尺寸與慣性矩13精選文檔僅設(shè)橫向加勁肋時(shí)，如圖2-13 所示。圖 2-13橫向加勁肋寬度

15、bh040 (工字形主梁 )30hb1.2( 040) (箱形主梁 )橫向加勁肋厚度b15同時(shí)設(shè)有橫向、縱向加勁肋時(shí)橫向加勁肋除應(yīng)滿足間距a 要求時(shí)，還應(yīng)滿足應(yīng)具有一定慣性矩I Z 1 。3要求 I Z13h0hI Z 1 橫向加勁肋截面對(duì)腹板厚中心線的慣性矩。縱向加勁肋慣性矩I Z 2當(dāng) a0.85 時(shí)， I Z231.5h0 hh0a0.85時(shí)， IZ2aa 23h0(2.5 0.45 )2hh0h014I Z 2F ·x2F 角鋼截面積x 角鋼垂直形心線至腹板中心線距離2. 受壓翼緣板局部穩(wěn)定性計(jì)算圖 2-15b 15 235 工字梁不加縱向加勁肋s(2) b040235 箱形

16、梁不加縱向加勁肋s(3) 當(dāng)b235和b040235時(shí)，應(yīng)加縱向加勁肋。15ss精選文檔(1)縱向加勁肋應(yīng)保證有一定的慣性矩要求。2(0.640.09 a ) a3b1b1I Z 3mI Z 3 縱向加勁肋慣性矩，為縱向加勁肋面積乘以水平形心線至翼緣板水平中心線距離的平方。m 縱向加勁肋個(gè)數(shù)b1 翼緣板總寬a 橫向加勁肋間距15精選文檔翼緣板厚度(4) 縱向加勁肋材料多采用扁鋼、角鋼和 T 字鋼等。四、通用橋式起重機(jī)端梁的設(shè)計(jì)計(jì)算通用橋式起重機(jī)端梁都是采用鋼板組焊成箱形端梁，并在水平面內(nèi)與主梁剛性連接。端梁承受有二種主要載荷：一是承受主梁的最大支承壓力Vm ax ；二是承受橋架偏斜側(cè)向載荷 P

17、s。 Vmax1PG1(PG小PQ ) ，此時(shí)為起重小車(chē)行至主梁22跨端，式中 PG 為一根主梁自重，PG 小 為起重小車(chē)自重， PQ 為起重量。上述載荷將使端梁產(chǎn)生垂直彎矩和剪力，并認(rèn)為兩主梁的壓力相同。小車(chē)水平制動(dòng)載荷和端梁的自重影響很小，可忽略不計(jì)，端梁的受力圖如圖2-16 所示。IIIIIIIIIVmaxVmaxBIIIIIIIIIcB0PsPs圖2-16圖 2-16 中 B 為輪距（基距）， B0 為兩主梁中心距， C 為車(chē)輪中心至主梁中心的距離。端梁計(jì)算將按圖 2-16 中的危險(xiǎn)截面 - , - , - 分別計(jì)算， -16精選文檔截面為端梁最大彎矩截面，- 為支承截面， - 為薄弱

18、截面。1. - 截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力：M VVmax CM HPsC剪力QVVmax- 截面應(yīng)力MVMHWxWy剪應(yīng)力一般不大，可忽略不計(jì)。2. - 截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力： - 截面水平彎矩和垂直彎矩近似為零。 - 截面僅計(jì)算剪應(yīng)力。剪力QVVmaxQVS02J x式中QV 剪力S0 - 截面的靜矩J x - 截面的水平慣性矩 - 截面的腹板厚度 - 截面的水平彎矩和剪力均不大，可忽略不計(jì)算，主要驗(yàn)算連接螺栓的強(qiáng)度，詳見(jiàn)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 612 頁(yè)（三）接頭計(jì)算。17精選文檔五、電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁強(qiáng)度計(jì)算1. 主梁跨中整體強(qiáng)度計(jì)算：圖21718精選文檔2PQSM P4式中：P2PQPQPG小GP

19、G小 葫蘆及小車(chē)自重，G 起重量M q1 qS28M 垂M PM qM 水P慣 Sq慣 S248M 垂M 水y4 WxW yy 整體彎曲應(yīng)力，其參數(shù)同雙梁起重機(jī)。2. 工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計(jì)算如圖 2-18 中的工字鋼下翼緣局部彎曲危險(xiǎn)點(diǎn)為1,3 和 5 點(diǎn)中一點(diǎn)。1 點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖 2-19 中 K1和 K 2 曲線，3 點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖 2-19 中的 K3 和 K4 曲線， 5點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖 2-19 中的 K 5 曲線， K1和 K 3 為 xx 方向， K2 ， K 4 ， K 5 為 y 方向。19精選文檔圖 2-18圖 2-19圖 2-18 中， e0.164R (普形工字鋼，30 特也為普形工字鋼 )， c 4mm ,a1eb d , i a c2圖 2-19 中，i ,查 值即得到相應(yīng) K 1K 5值。a1 點(diǎn)的局