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27.5
2
55
横导梁
3.75
7.5
6.75
13.5
3
前主支撑腿
10
4
后主支撑腿
5
前副支腿
1.5
6
后副支腿
7
关门
8
电器及液压系统
9
纵移台车
吊梁天车
3.5
11
快速天车
0.5
12
吊具
13
钢丝绳
总计
120
1.2主体结构尺寸说明
a.导梁中心距:
13.2m;
b.导梁全长:
50m,前支点至后支点的距离为30m;
c.架桥机导梁断面:
2*1.3m*2.7m,总宽14.5m;
d.吊装系统采用:
2台天车总成(含卷扬机、滑轮组),2台纵移台车(含纵移台车、D型三角桁架横导梁)
e.行走系统采用:
前、后主支撑四台移动轮箱带动导梁横移;
f.架桥机单边纵导梁的抗弯截面模量Wx=37599.2cm3,惯性矩Ix=5632909.4cm4。
1.3施工工况分析:
工况一:
1#桁吊前移至悬臂处取梁时,处于最不利情况,需验算,
验算主要内容:
(1)抗倾覆稳定性验算;
(2)纵导梁桁架内力验算;
(3)悬臂挠度验算;
工况二:
架桥机吊梁时,1#桁吊提取构件行走至跨中时的验算,验算内容:
(1)纵导梁内力验算;
(2)桁架挠度验算;
1.4结构验算
1#桁吊前移至悬臂处取梁时
验算内容:
(3)D型三角桁架承载内力验算
工况一示意图
1.4.1施工中的荷载情况
(1)纵导梁自重:
q=11kN/m(两边导梁自重)
(2)1#桁吊(包括横导梁、吊梁天车、纵移台车等)提取构件:
P1=15.5+87t,P2=22.5t
(3)前、后主支撑总成:
P3=P3=10t
(4)前、后副支撑:
Q1=Q2=1.5t
(5)架桥机整机自重:
Q=120t
1.4.2施工验算
(1)抗倾覆稳定性的验算
计算简图
1#纵移桁吊移至架桥机悬臂端,2#纵移桁移至架桥机尾部作为配重取B点为研究对象,去掉支座C,以支反力RC代替(由力矩平衡方程):
G*12.2+P2*35+P3*31.86=P1*9.7+RC*31.86
RC=(11*50*12.2+225*35+100*31.86-1025*9.7)/31.86
=246KN
RC远大于零,故是安全的。
悬臂端弯距:
M1=1.2*1.05*P1*L(1.2为动载系数,1.05为风载系数)
=1.2*1.05*1025*9.7
=12527.55kN·
M
支撑端弯距:
M2=G*12.2+P2*35+P3*31.86
=2*11*50*12.2+225*35+100*31.86
=480761kN·
m
抗倾覆安全系数K=M2/M1=480761/12527.55=38>1.5满足规范要求.
(2)主桁内力验算
a、主桁弯距验算
经分析前副支腿A支点处断面所受弯矩最大,其抗弯截面模量W1=46034074mm3,惯性矩I1=8825724567mm4。
σ=M1/2W1=12527.55*106/(2*46034074)
=136Mpa<[σ]=310Mpa,安全系数:
K=310/136=2.2,满足要求。
b、销子抗剪验算(上下销子距离:
h=2.395m)
销子1(上)所受剪力为:
Q1=M1/h=12527.55/(2*2*2.395)=1308KN,R1=44mm
τ1=Q1/A=1308000/(πR12)=170Mpa<[τ]=360Mpa,销子材料为40Cr(淬火)K=360/170=2.1满足要求
销子2(下)所受剪力为:
Q2=12527.55/(2*4*2.395)=654KN,R2=34mm
τ2=Q2/A=654000/(πR22)=180Mpa<[τ]=360Mpa,销子材料为40Cr(淬火)
K=360/180=2满足要求
所以满足施工要求。
c、悬臂挠度验算:
悬臂端在架桥机前移最大时挠度最大。
(I=5632909.4cm4)
fmax=
(1+
)+
(4
)
=
=38.2-4.4
=33.8mm>[f]=14000/350=40mm
(3)D型桁架弯距验算
D型梁截面模量W1=15559.3cm3,惯性矩I1=1585302.59cm4,[σ]=210MPa
经分析,架桥机取梁且轮箱行至承载梁跨中时,承载梁集中受力为不利工况。
集中力P=(550*19.5/30.5+1025+100)/2=738KN
M1=0.25*738*11.7=2158.65kN·
M
σ=M1/2W1=2158.65*106/(15559.3*103)
=139Mpa<[σ]=210Mpa,安全系数:
K=210/139=1.5,满足要求。
1#桁吊吊梁行至跨中时
(1)横导梁受力验算
(2)纵导梁受力验算
工况二示意图
1.4.3施工中的荷载情况
(1)1#桁吊的天车及吊具中梁为:
3.5+2+0.5=6t,轨道梁:
87t
(2)1#桁吊吊梁时,构件和天车总重量为P1=87+6=93t
(3)横导梁自重q=2.5kN/m
1.4.4施工验算
(1)横导梁受力验算(见图二)
图二
当天车在横导梁跨中时,弯矩最大。
荷载87+6=93t,考虑动载及风载系数,P1=93*1.2*1.05=117.18t(动载系数1.2,风载系数1.05)
M横导梁=0.25*P*L=0.25*1171.8*13.2=3866.94kN·
横导梁由箱型拼焊而成,其组合截面抗弯模量W=15559.3cm3,惯性矩I=1585302.59cm4,
则横梁截面应力
σ=3866940000/2*15559300=124.4MPa<[σ]=210Mpa,安全系数n=1.6
故横导梁满足施工要求。
(2)纵导梁受力验算
a、受力模型如下:
图三
1#桁吊吊轨道梁行至跨中时,对纵导梁的载荷(含纵移台车总成、天车总成、吊具、钢丝绳、构件)87+2+7.5+2+0.5+3.5=102.5t
考虑动载及风载系数,P1=102.5*1.2*1.05=129.15t(动载系数1.2,风载系数1.05)
单边纵导梁的抗弯截面模量Wx=37599.2cm3,惯性矩Ix=5632909.2cm4。
求得:
RB=1163.7kN,RC=1186.3kN,
跨中最大弯矩:
M中=0.25*1291.5*30
=9683.25kN·
σ=M中/W1
=9686.25*106/(2*37599.2*103)(双导梁)
=129MPa<[σ]=210MPa,安全系数n=1.6,
即三角桁架抗弯强度满足施工要求。
b、刚度验算
纵导梁桁架的最大变形为:
fmax=
+
=30.7<[f静刚度]=L/350=85mm
所以架桥机跨中静刚度满足要求。
1.5提升(降)机构滑轮组验算
(1)计算载荷:
最重构件及吊具、钢丝绳荷载P=87+1+0.5=88.5t
(2)滑轮组出头拉力:
构件提升(降)机构采用“7*8”滑轮组,工作绳数n=16条、滑轮组采用Φ28*6*37+1钢丝绳,经计算,效率η=0.86。
见《起重机设计手册》(3-1-3),P223。
则钢丝绳自由端静拉力S:
S=QJ静/(η*m)=88.5/(0.86*16)=6.4t,选择1台8吨慢速卷扬机(满足要求)
Φ28*6*37+1钢丝绳抗拉强度为1668MPa,破断拉力P破=41.083t,安全系数k=6,P允=6.847t>S=6.4t(满足要求)
第一章码头架桥机非工作状态下安全验算
1.1验算取值
a.架桥机结构自重,由架桥机图纸资料:
Q1=120t=1200kN。
b.风荷载值:
风载荷标准值计算,计算公式:
ωk=βzμsμzω0
其中,ωk–风载荷标准值(kN/m2)
βz---高度z处的风振系数,根据架桥机情况,βz取1.6;
μz---风压高度变化系数,根据实际及规范,取1.13;
ω0---基本风压(KN/㎡),按10级风,ω0=0.5KN/㎡;
S---架桥机迎风面积。
1.2桥机非工作状态下抗倾覆计算
(1)架桥机沿轨道方向抗倾覆计算(如图所示)
架桥机沿轨道方向受力情况
计算简图
桥机沿轨道方向风荷载,迎风面积S=2.7*50*0.4=54m2
F风=βz*μz*ω0*S=1.6*1.13*0.5*54=48.816kN
②架桥机沿轨道方向倾覆力矩
M倾=F风*H=48.816*8=390.528kN•m
③架桥机沿轨道方向稳定力矩
M稳=G*L=1200*6.6=7920kN•m
稳定系数:
K取1.5
M稳/M倾=7920/390.528=20>1.5,符合使用要求。
(2)架桥机垂直轨道方向抗倾覆计算
由于架桥机垂直轨道方向跨径为30.6m,安全系数较大,不予计算
上验算结果:
架桥机在10级大风下,不会发生倾覆。
第二章码头架桥机支撑点受最大荷载计算
小车起升速度:
0.5m/min小车运行速度:
2.3m/min
台车运行速度:
3.1m/min大车运行速度:
3.1m/min
1.2工况分析
经分析,有2种工况下横梁承受荷载较大。
架桥机提升预制轨道梁(最重构件)往跨中移动时,构件荷载集中在架桥机前部,仅考虑运行时的冲击系数;
架桥机吊取轨道梁(最重构件)行至跨中时,整机行走至待安装跨时,仅考虑行走时的冲击系数;
1.3计算参数
(1)计算荷载
架桥机各组件重量表
(2)荷载系数:
冲击系数:
k1=1.2((GB3811-2008《起重机设计规范》P13)
动载系数:
k2=1.1(GB3811-2008《起重机设计规范》P11)
偏载系数:
k3=1.05(经验取值)
1.4风荷载计算
①计算公式:
F风=βzμzω0S
其中,βz-高度z处的风振系数,根据架桥机情况,βz取1.6;
μz-风压高度变化系数,根据实际及规范,取1.13;
ω0-基本风压(N/m2),见风压参数对照表
S-架桥机迎风面积,由设计图纸可知,架桥机纵导梁由5节A型梁拼接而成,横导梁由2节D型梁拼接而成,且架桥机正面主要迎风面为纵导梁纵向截面,侧面主要迎风面为横导梁纵向截面。
架桥机正面迎风面积:
S1=2.72*5*10*0.4=54.4m2;
⑤风载荷计算
F=βzμzω0S1
=1.6*1.13*267.8*54.4
=2.63t
1.5工况一支撑点最大荷载计算
风荷载对a的影响:
F风*H=f风*0.5h
得f风=2.63*8*2÷
12=3.5t
断面计算A点载荷:
PA=1.2*(15.5+87)+55*19.6÷
30.6+13.5=171.7t
PB=55*11÷
30.6+22.5+13.5=55.8t
x-x截面计算a点载荷:
Pa=Pb=1.05*0.5*171.7+3.5+2.5=96.14t
1.6工况二支撑点最大荷载计算
断面计算B点载荷:
PB=1.2*(15.5+87+55*11/30.6+13.5+22.5)=190.0t
PB=55*19.6/30.6+15.5+13.5=64.3t
Pa=10÷
12*190+3.5+2.5=164.4t
Pb=31.6+3.5+2.5=37.6
支撑点布置
第三章运梁车轮压计算
说明:
引桥空心板梁陆上运输采用*公司SH120型运梁车运输,1车装2件空心板梁。
运梁车工况图
1.1计算载荷:
1)轨道运梁车自重:
Q=12t其中,主车自重:
Q1=8t,副车自重:
Q2=4t
2)预制空心板梁理论最重:
40t
1.2载荷系数
考虑冲击系数:
1.2
考虑不均匀系数:
1.05
1.3主车最大轮压计算:
运梁车受力简图
1)运梁车拉梁时,主车连接桥受力A点计算:
根据力矩平衡方程,对C点取矩:
PA*L=P*l
式中:
PA--主车连接桥承受载荷;
L--主梁前桥与后桥间距;
P--1/2构件载荷;
l--承载托盘到前桥间距;
则PA=P*l/L
=40*2.255/2.98
=30.27t
2)主车连接桥承受自重:
P自=2*Q1/3=5.33t
3)主车单个轮压计算:
后桥轮轴承受构件和主车自重载荷相同,左右排轮子承受载荷也相同,
所以主车后桥单轮承受载荷计算如下:
P主=1.2*1.05(PA+P自)/4=1.2*1.05*(30.27+5.33)/4=11.214t
4)副车单个轮压计算
副车为双桥结构,前后桥轮轴承受构件载荷及自重载荷相同,左右排轮子承受载荷也相同,
所以副车单轮承受载荷计算如下:
P副=1.2*1.05(Q2+40)/4=1.2*1.05*(4+40)/4=13.86t
5)最大轮压计算
运梁车单个轮子接触桥面面积A=0.276*0.411=0.113436m2=113436mm2
运梁车单各轮子最大载荷P=13.86/2=6.93t=69300N
因此,运梁车重载时,单个轮对桥面的应力
σ=69300/113436=0.61Mpa
第四章公路架桥机过跨时抗倾覆计算
1.1施工工况分析:
公路架桥机吊装完一孔空心板梁后,前移至悬臂最大时为最不利状态,须对整机抗倾覆稳定性进行验算
1.2主体结构验算参数取值
0.25t/m
b.平车总成:
4t/台
3.5t/台
d.验算载荷(预制空心板梁):
38t(最重梁计算)
公路架桥机各组件重量表
20
平车总成
天车总成
前支腿
5.5
中支腿
50
1.3载荷组合
a.2台平车P1=P2=7.5t
b.前支腿总成P3=5.5t
c.纵导梁自重G=2*4*2.5=20t
d.配重P配=19t
1.4抗倾覆计算
过跨时架桥机前端悬臂,过跨之前应将2台平车总成移至架桥机尾部,且1#平车总成吊住梁板作为配重,设计过程中以空心板梁一半重量计算P配=19t):
取A点为研究对象,去掉支座C,以支反力RC代替(由力矩平衡方程):
注:
配重1#天车位于C点上;
G*1+P3*21+RC*13=(P1+19)*13+P2*15.5
RC=[(7.5+19)*13+7.5*15.5-20*1-5.5*21]÷
=25t
M1=G*1+P3*21
=20*1+5.5*21
=135.5t·
M2=(P1+19)*13+P2*15.5
=(7.5+19)*13+7.5*15.5
=460.75t·
抗倾覆安全系数K=M2/M1=460.75/135.5=3.4>1.5满足要求。
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