龍門吊設(shè)計(jì)計(jì)算書

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1、 設(shè)計(jì)依據(jù) 1\o"CurrentDocument"2、 龍門吊總體結(jié)構(gòu) 1\o"CurrentDocument"3、 計(jì)算荷載 13.1計(jì)算荷載 13.2荷載組合 34、 龍門吊結(jié)構(gòu)計(jì)算 44.1吊具計(jì)算 44.2起吊平車吊梁計(jì)算 44.3門吊主梁、支腿結(jié)構(gòu)計(jì)算 54.4門吊行走平車支座反力及抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算 10\o"CurrentDocument"5、 結(jié)論 111、設(shè)計(jì)依據(jù)《XX長(zhǎng)江公路大橋跨江大橋工程施工圖設(shè)計(jì)》《XX長(zhǎng)江公路大橋E06合同段60T龍門吊設(shè)計(jì)圖》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017—2003)《裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)》(人民交通出版社)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T3811-2008)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》2、龍門吊總體結(jié)構(gòu)60T龍門吊采用軌道行走式，軌道間距27m，凈高約13.5m。門吊主梁采用貝雷組拼桁架，每個(gè)主梁采用4排200型貝雷，門吊支腿采用鋼管結(jié)構(gòu)，支腿內(nèi)立柱采用6325X10鋼管、外立柱采用中273X7鋼管，支腿平聯(lián)及斜撐采用6159X5鋼管。起吊設(shè)備采用1臺(tái)8t卷?yè)P(yáng)機(jī)，80t滑車組繞12線。龍門吊總體構(gòu)造見圖1。圖160T龍門吊總體構(gòu)造圖圖160T龍門吊總體構(gòu)造圖3、計(jì)算荷載3.1計(jì)算荷載(1)結(jié)構(gòu)自重荷載：PG630KN(不包括起吊小車重量)，由計(jì)算程序自動(dòng)加入。起升荷載：吊重荷載600kN，吊具30kN，起吊小車80kN合計(jì)：Pq=1.1x(600+30)+80=773kN起吊小車行走制動(dòng)荷載：按起升荷載10%取值，p=Pqx10%=773x10%=77.3KN龍門吊行走制動(dòng)荷載：按結(jié)構(gòu)自重和起升荷載的10%取值，門吊行走時(shí)起升荷載產(chǎn)生的制動(dòng)荷載：Pmq=PqX10%=773x10%=77.3KN門吊行走時(shí)結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的制動(dòng)荷載：Pmg=Pgx10%=630x10%=63KN風(fēng)荷載：①工作狀態(tài)風(fēng)荷載風(fēng)荷載的計(jì)算按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB3811-2008)進(jìn)行，工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)速15.5m/s，對(duì)應(yīng)計(jì)算風(fēng)壓150N/m2。風(fēng)荷載計(jì)算公式：匕[=氣A式中Pwe——作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷，單位為N% 與設(shè)計(jì)工況相對(duì)應(yīng)的計(jì)算風(fēng)壓，單位為N/m2，p.=150N/m2C——風(fēng)力系數(shù)，龍門吊主梁桁架C=1.7，龍門吊支腿鋼管C=0.7。A——起重機(jī)構(gòu)件垂直于風(fēng)向的實(shí)體迎風(fēng)面積，單位為m2,它等于構(gòu)件迎風(fēng)面積的外形輪廓面積A0乘以結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面充實(shí)率9，即A0=A9o對(duì)于平面桁架結(jié)構(gòu)A=1f-袒1―門 0n——桁架結(jié)構(gòu)擋風(fēng)折減系數(shù)，n=0.759——桁架結(jié)構(gòu)的充實(shí)率，9=0.20n——桁架排數(shù)，8排貝雷n=8每延米桁架輪廓面積A0=1mX2.234m=2.234m21-nn 1-0.408A=了十甲A。=]頃x0.20x2.234=0.74m2工作狀態(tài)龍門吊主梁桁架每延米風(fēng)荷載：匕][=Cp^A=1.7X150X0.74=188.7N/m=0.1887KN/m工作狀態(tài)龍門吊立柱鋼管每延米風(fēng)荷載：P=CpA=0.7x150xA=105A(N/m)=0.105A(KN/m2)wii 11 0 0 0②非工作狀態(tài)風(fēng)荷載風(fēng)荷載的計(jì)算按《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB3811-2008)進(jìn)行，非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)速28.3m/s，對(duì)應(yīng)計(jì)算風(fēng)壓500N/m2。風(fēng)荷載計(jì)算公式：九廣CKhP田A式中p田一一作用在起重機(jī)上的非工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷，單位為Np田——非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，單位為N/m2,Pm=500N/m2Kh——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，Kh=1.13非工作狀態(tài)龍門吊主梁桁架每延米風(fēng)荷載：p田=CKhp田A=1.7x1.13x500x0.74=704.48N/m=0.704KN/m非工作狀態(tài)龍門吊立柱鋼管每延米風(fēng)荷載：P=CKpA=0.7x1.13x500xA=395.5A(N/m)=0.395A(KN/m)wm hm 0 0 03.2荷載組合組合1：小車在跨中起吊重物(1)+(2)+(5)(順門吊行走方向風(fēng)壓150N/m2)組合2：小車起吊重物在跨中橫梁上行走(1)+(2)+(3)+(5)(順門吊行走方向風(fēng)壓150N/m2)組合3：小車起吊重物在一側(cè)支腿處橫梁上行走(1)+(2)+(3)+(5)(順門吊行走方向風(fēng)壓150N/m2)組合4：吊重在跨中情況下龍門吊行走(1)+(2)+(4)+(5)(順門吊行走方向風(fēng)壓150N/m2)組合5：吊重在一側(cè)支腿處情況下龍門吊行走(1)+(2)+(4)+(5)(順門吊行走方向風(fēng)壓150N/m2)組合6：非工作狀態(tài)組合(1)+(5)(順門吊行走方向風(fēng)壓500N/m2)4、龍門吊結(jié)構(gòu)計(jì)算4.1吊具計(jì)算龍門吊起重設(shè)備采用卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊，卷?yè)P(yáng)機(jī)最大輸出張力8t,卷?yè)P(yáng)機(jī)與80t滑車組相連，滑車組繞12線，鋼絲繩直徑24mm、最大破斷拉力317KN，取安全系數(shù)5,則吊具理論吊裝重量317X12/5=760.8KN>1.1X(600+30)=693KN，滿足要求。4.2起吊平車吊梁計(jì)算起吊平車軌道間距3.0m，吊梁采用HW428X407型鋼，吊梁跨中承受吊重荷載及吊具荷載：P=1.1x(600+30)=693KN。吊梁計(jì)算HW428X407截面參數(shù)：A=361.4cm2，I=119000cm4，W=5560.7cm3，S=3120cm3，b=20mm彎矩M=竺=693X3.0=519.75KN-mmax4 4剪力Vmax=P/2=693/2=346.5KNb=M?ax=519.75X106=93.5MPa<la]=140MPaW 5560.7x103t=Laxil=34黛x103x3210x103=45^<t]=85MPaI-b 119000x104x20吊耳計(jì)算起吊平車吊梁連接吊耳結(jié)構(gòu)見圖2所示。圖260T龍門吊總體構(gòu)造圖焊縫強(qiáng)度計(jì)算吊耳連接焊縫采用角焊縫，設(shè)計(jì)焊縫高度不小于10mm,焊縫強(qiáng)度按100MPa計(jì)。吊板焊縫抗拉應(yīng)力：P 693x103b= = =58.9MPa<b」=100MPah-1 0.7x10x(4x500-8x10)銷接強(qiáng)度計(jì)算耳板厚度為20mm，銷孔加強(qiáng)板厚度10mm，銷軸直徑110mm，銷軸材質(zhì)為Cr40。耳板銷孔抗剪應(yīng)力：1=P=一693x103一=61.9MPa<口=85MPa

A140x2x20x2耳板銷孔抗壓應(yīng)力：b=P=693x103=78.75MPa<b]=200MPaA110x40x2 c銷軸抗剪應(yīng)力：1=P=一693'103一=36.5MPa<t]=125MPa2A2x(兀x1102/4)4.3門吊主梁、支腿結(jié)構(gòu)計(jì)算門吊主梁、支腿結(jié)構(gòu)計(jì)算采用計(jì)算機(jī)電算和手算相結(jié)合的方式，電算程序采用CSI公司的Sap2000專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。門吊結(jié)構(gòu)計(jì)算模型見圖3所示。圖3門吊結(jié)構(gòu)計(jì)算模型計(jì)算工況工況1：小車在跨中起吊重物自重荷載+起升荷載(773KN)+工作風(fēng)載(150N/m2)工況2：小車起吊重物在跨中橫梁上行走自重荷載+起升荷載(773KN)+小車制動(dòng)荷載(77.3KN)+工作風(fēng)載(150N/m2)組合3：小車起吊重物在一側(cè)支腿處橫梁上行走自重荷載+起升荷載(773KN)+小車制動(dòng)荷載(77.3KN)+工作風(fēng)載(150N/m2)組合4：吊重在跨中情況下龍門吊行走自重荷載+起升荷載(773KN)+門吊制動(dòng)荷載(140.3KN)+工作風(fēng)載(150N/m2)組合5：吊重在一側(cè)支腿處情況下龍門吊行走重荷載+起升荷載(773KN)+門吊制動(dòng)荷載(140.3KN)+工作風(fēng)載(150N/m2)組合6：非工作狀態(tài)組合重荷載+非工作狀態(tài)風(fēng)載(500N/m2)門吊主梁桁架內(nèi)力計(jì)算結(jié)果表1門吊主梁貝雷桁架計(jì)算內(nèi)力值內(nèi)力工況1工況2工況3工況4工況5工況6容許值弦桿(KN)262.58265.1697.47275.51135.1743.62560豎桿(KN)96.24110.59125.47101.80117.1125.44210斜桿(KN)51.4357.2883.2655.0479.6413.02171.5最大位移(mm)fx=2.6fy=4.4fz=-40.2fx=16.6fy=4.4fz=-40.2fx=15.8fy=4.0fz=-20.2fx=3.3fy=38.2fz=-44.7fx=2.2fy=23.7fz=-23.6fx=0.7fy=8.0fz=-9.3L/400=27000/400=67.5注：200型貝雷設(shè)計(jì)容許內(nèi)力參照321型貝雷進(jìn)行取值。支腿內(nèi)力計(jì)算①支腿內(nèi)力計(jì)算結(jié)果表2門吊支腿計(jì)算內(nèi)力最大值桿件內(nèi)力工況1工況2工況3工況4工況5工況6①325X10軸力N(KN)522.38611.00642.12656.79735.77189.50彎矩Mx(KN?m)26.1730.6132.2632.2336.019.12彎矩My(KN?m)5.4415.3911.906.7610.853.42①273X7軸力N(KN)208.77278.31160.88210.22103.8129.69

彎矩Mx(KN?m)2.553.803.392.653.061.99彎矩My(KN?m)1.981.252.750.981.101.47①159X5軸力N(KN)14.8017.3819.1970.8995.8822.00端梁彎矩Mx(KN?m)93.10109.63115.3493.5697.7225.31HW400X400剪力V(KN)285.12338.51359.41299.18320.1378.56底橫梁彎矩Mx(KN?m)97.41102.97144.53134.51192.7250.852HM582X300剪力V(KN)344.24363.90510.56475.20680.64179.92②①325X5鋼管應(yīng)力計(jì)算由表2可知，①325X10鋼管在工況5荷載作用下受力最大：軸力N=735.77KN,彎矩Mx=36.01KN-m、My=10.86KN-m,其強(qiáng)度應(yīng)力：—N,M|M、，_了TWFTly735.77x103 36.01x106 10.86x106= + + 98.96x102 1.15x756.09x1031.15x756.09x103=128.3MPa<Iq]=140MPa式中：:x、、y——與截面模量相應(yīng)的截面塑性發(fā)展系數(shù)，Y=Y=1.15xy0325X10鋼管的拉彎和壓彎穩(wěn)定性按以下兩個(gè)公式計(jì)算：式中：中N[式中：中N[N')Ex/OmyMNNJK Eyy中y一軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，①325X10鋼管計(jì)算長(zhǎng)度l=5.2m，長(zhǎng)rYW1-0.8IYyWyi.8細(xì)比X="=5.20.115=45.6,a類截面，查表得穩(wěn)定系數(shù)得平=甲=0.927。中by中by—均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性系數(shù)，閉口截面甲b二甲b=1.0**=1.0P火、P嚇、P耽、P。一等效彎矩系數(shù)，9球=**=1.0門一調(diào)整系數(shù)，閉口截面取0.7

NE、N'Ey—參數(shù)，N，Ex=NEy=兀2EA/(1.1人2)=8.796x106N ：/x +門丫w"8NN-Ex735.77x1031.0x735.77x1031.0x36.01x1060.927x98.96x1021.15x756.09x1031-0.8x735.77x103)—

8.796x106J1.0x10.86x106+0.7x 1.0x756.09x103=134.6MPa=134.6MPa<b]=140MPaPM——tx x+叩xPmyMy'N、—N'JEy/735.77x103 —1.0735.77x103 —1.0x36.01x106 +0.7x 0.927x98.96x102 1.0x756.09x1031.0x10.86x106=126.9MP。<b]=140MPqr1.15x756.09x1031-0.8xI735.77x103) 8.796x106J中273X7鋼管應(yīng)力計(jì)算由表2可知，①273X7鋼管在工況2荷載作用下受力最大：軸力N=278.31KN,彎矩Mx=3.80KN-m、My=1.25KN-m,其強(qiáng)度應(yīng)力：NMMb=—+——+——AYWYW278.31x103 3.80x106 1.25x106= + + 58.5x102 1.15x379.3x1031.15x379.3x103=59.2MPa<b]=140MPa式中：Yx、Yy——與截面模量相應(yīng)的截面塑性發(fā)展系數(shù)，Y=Y=1.15xyPM中Wbyy中PM中WbyyrYW1-0.8IPmxMrYW1-0.8INjN'JEx/

P/、NxN'JK Eyy中273X7鋼管計(jì)算長(zhǎng)度l=5.2m，長(zhǎng)細(xì)比人=匕=5.20.094=55.3,a類截面，查表得穩(wěn)定系數(shù)得甲廣平，=0.899，N&=NM=兀2EA/（I"2）=3&6x106NPmxMx +門NjN')Ex/278.31x1031.0x3.80x106278.31x1031.0x3.80x1060.899x58.5x1021.15x379.3x1031—0.8xv=64.5MR2<b]=140MPa278.31x103j—

3.563x106J+0.7x1.0x1.25x1061.0x379.3x103PmyM^yWyi.8、N—N'Ey7278.31x103 1.0278.31x103 1.0x3.80x106 +0.7x 0.899x58.5x102 1.0x379.3x1031.0x1.25x106=63.0MPa<b]=140MPar1.15x379.3x1031—0.8xx278.31x103j—3.563x106J中159X5鋼管應(yīng)力計(jì)算由表2可知，①273X7鋼管在工況5荷載作用下受力最大：軸力N=95.88KN。其計(jì)算長(zhǎng)度l=7.15m，長(zhǎng)細(xì)比人=li=7.150.0545=131.2，a類截面，查表得穩(wěn)定系數(shù)得中=0.429。=92.3MPa<b]=140MPa=92.3MPa<b]=140MPa0.429x24.2x102⑤端梁HW400X400應(yīng)力計(jì)算端梁HW400X400在工況3下彎矩最大，Mmax=115.34KN?m，在工況3下剪力最大，Vmax=359.41KNHW400X400截面參數(shù):A=219.5cm2,I=66900cm4,W=3340cm3,S=1800cm3,b=13mmb=^mx=115.34x106=4.5MPa<la]=140MPaW3340x103t=Laxi!=359.41x103x1800x103=74.3MPa<L]=85MPaI-b 66900x104x13⑥底橫梁2HM582X300應(yīng)力計(jì)算底橫梁2HM582X300在工況5下彎矩最大，Mmax=192.72KN-m,在工況5下剪力最大，Vmax=680.64KNHM582X300截面參數(shù)：A=174.5cm2,I=103000cm4,W=3530cm3,S=1891.2cm3,b=12mmX X