焊接构件弯曲计算讲解.docx
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焊接构件弯曲计算讲解
构件安装通用桥式起重机施工工况计算书
一、桥式起重机概述
桥式起重机为自平稳新型架桥机，是一种工作范围广、性能优良、操作方便、结构安全的钢结构轨道式预制梁吊装架设设备。
该架桥机采用双主梁（主梁长50m），架桥机额定起重量为80+80t。
专用型架桥机采用交流380V低压供电，装机总功率为54KW（其结构简图如下）。
此型号架桥机柱脚间最大跨距为26m，远离吊运端的柱脚可以根据现场的实际情况进行调节，以便适合现场实际施工环境，本工程中的构件安装按26m跨距时最不利的施工工况进行计算。
为了减少纵梁桁架外伸梁在提升驳船上构件时产生过大挠度，在外伸梁下弦下方各增设两根加强杆，长度为15m，加强弦杆同主桁架下弦截面特性同理，外伸梁计算时采用叠加法验算（如图）
架桥机结构简图
加强主梁截面图
二、架桥机纵梁悬臂端提升构件的倾覆稳定性验算
1、载荷计算：
、轨道梁理论重量：
77.35t。
、天车总成及扁担自重：
5.5t。
、纵横梁平车自重：
1t*2=2t。
、主纵梁每米自重g1=0.55*2/m=11KN/m.
、主横梁每米自重g1=0.27*2/m=5.4KN/m.
、外伸梁（加强）g=6.5*2KN/m=13KN/m
2、载荷系数：
、考虑轨道梁浇砼时的胀模系数：
1.05.
、考虑轨道梁提升、运行时的冲击系数：
1.2.
3、载荷组合：
P1=〔1.05*77.35+（0.27*24）+2+5.5〕*1.2
=114.24t
4、倾覆力矩（由于本结构属超静定结构，倾覆力矩对A点求矩）：
M1=（13*10）*5=650KN·m
M2=1142.4*8=9139.2KN·m
M倾=650+9139.2=9789.2KN·m
5、稳定力矩（由于本结构属超静定结构，稳定力矩对B点求矩）：
M1＇=（36*11）*18=7128KN·m
M2＇=250*34=8500KN·m
M稳＇=7128+8500=15628KN·m
K=M稳/M倾=15628/9789.2=1.6≥1.4安全
三、架桥机纵梁悬臂端提升构件时的性能验算
计算参考数值：
1、单组纵梁桁架的截面特性：
a）上下弦箱形钢对自身的惯性矩（即：
对x1―x1截面或x2―x2截面）
IX1=[28*303-（28-2.4）*27.63]/12cm4=18147.5712cm4
AX1=2*（28*1.2+27.6*1.2）cm2=133.44cm2
IX2=[20*253-（20-2.4）*22.63]/12cm4=9111.6752cm4
AX2=2*（20*1.2+22.6*1.2）cm2=102.24cm2
b）筋形钢（上下弦）对总体截面的惯性矩（即：
对x―x截面）
I
=IX1+AX1y2
=18147.57+133.44*119.752=1931685.51cm4
I
=IX2+2AX2y2
=9111.68+（2*102.24）*119.752=2941367.66cm4
c）总体截面特性如下：
I总=I
+I
=193168.5+2941367.66=4873053.17cm4
抗弯截面系数：
WX=I总/y=4873053.17/119.75=40693.55cm3
得出截面矩：
Ix=4873053.17cm4、W2=40693.55cm3、A上=133.44cm2、
A下=102.24cm2、[σ]=230MPa、E=2.1*10^5MPa、[f]=1/500〔r〕=140MPa
2、桁架纵梁悬臂端截面弯矩（如图）
Mmax=PL+0.5gL^2
=114.24*10*8+0.5*1.3*10*10^2=9789.2KN·m
3、纵梁桁架总体截面抗弯模量：
Wx=40693.55cm3+806.34cm3=42306.23cm3=42306.23*103cm3
4、纵梁桁架悬臂端的强度校核：
σx=Mmax/Wx
=9789.2*10^6/（2*42306.23*10^3）
=117.4MPa≤[σ]=230MPa满足使用要求
5、剪应力校核：
Qmax=114.24t
rmax=1.5Qmax/A
=1.5*114.24*10^3/（2*102.24*10^2）
=83.8MPa≤[r]=140MPa满足使用要求
6、刚度校核：
（挠度）
、计算载荷：
P1=114.24t
P2=25t（后纵移横梁自重）
、计算参考数值：
单组桁架纵梁的截面特性：
Ix=4873053.17cm4
、计算简图：
将原外伸梁AD简化为如下简支梁：
M1=P1*8+0.5gl^2=1142.4*8+0.5*13*10^2=9584.7KN·m
M2=P2*8+0.5gl^2=250*8+0.5*13*10^2=2650KN·m
B点处转角为：
θB=θBM1+θBg+θBM2
=-M1L'/3EI+5gl^4/384EI–M2L'/6EI
=-9789.2*26/（3*2.1*2*4891276.52）+5*13*26^4/（384*2.1*2*4891276.52）-2650*26/（6*2.1*4891276.52*2）
=-0.0041+0.0038-0.00056
=0.0009
由θB为正值，梁BC将挠B点顺时针运转，在A点处产生负值的挠度。
fmax=θB*L+P1a^2（3L-a）/6EI+gl^4/8EI
=0.0009*10*10^2+[114.24*8^2*（3*10-8）]*1000/（6*2.1*2*4891276.52）+1.3*10^4*1000/（8*2.1*2*4891276.52）
=0.9+0.2+0.08
=1.2CM≤1/500=2CM满足使用要求
四、安装轨道时纵移横梁行走至主纵梁跨度中央时产生的最大弯矩
1、最大弯矩：
Mmax=7.5*P1+0.125*g*L^2
=7.5*1142.4+0.125*11*26^2
=8603.75KN·M
2、主纵梁抗弯截面系数：
WX=40693.55cm3=40693.55*10^3mm3
3、强度校核：
σx=Mmax/Wx
=8603.75*10^6/（2*40693.55*10^3）
=105.7MPa≤[σ]=230MPa满足使用要求
4.、剪应力校核：
Qmax=114.24/2=57.12t=571.2KN
rmax=1.5Qmax/A
=1.5*571.2*10^3/（2*102.24*10^2）
=41.9MPa≤[r]=140MPa满足使用要求
5、刚度校核（挠度）：
fmax=P1*L^3/48EI+5gL^4/384EI
=114.24*26^3*1000/（48*2.1*2*4873053.17）+5*1.1*26^4*1000/（384*2.1*2*4873053.17）
=2.3CM≤f=L/700=3.7CM满足使用要求
简支梁：
L/700
五、安装构件时纵移横梁的性能验算：
1、载荷计算：
、轨道梁理论重量：
77.35t。
、天车总成及扁担自重：
5.5t。
、纵移桁架横梁每米自重：
0.27t*2/m。
2、载荷系数：
、考虑轨道梁浇砼时的胀模系数：
1.05.
、考虑轨道提升、运行时的冲击系数：
1.2.
3、载荷组合：
P=〔1.05*77.35+5.5〕*1.2=104.06t
4、纵移横梁截面的几何特性为：
（如图）
a）上弦箱形钢，下弦2I160钢对自身的惯性矩（即：
对x1―x1截面或x2―x2截面）
IX1=[18*203-（18-2.4）*17.63]/12=4912.69cm4
AX1=2*（18*1.2+17.6*1.2）=85.44cm2
IX2=2*1130=2260cm4查工字钢特性表
AX2=2*26.1=52.2cm2查工字钢特性表
b）筋形钢，2I160钢对总体截面的惯性矩（即：
对x―x截面）
I
=IX1+AX1y2
=4912.69+85.44*862=636826.93cm4
I
=IX2+2AX2y2
=2260+（2*26.1）*862=388331.2cm4
c）总体截面特性如下：
I总=I
+I
=636826.93+388331.2=1025158.13cm4
抗弯截面系数：
WX=I总/y=1025158.13/86=11920.44cm3
得出单组纵梁桁架的截面特性：
Ix=1025158.13cm4、W2=11920.44cm3、A=52.5cm2、
[σ]=170MPa、E=2.1*105MPa、〔r〕=140MPa
5、桁架横梁跨中的最大弯矩：
（如图忽略两端悬臂的反力矩）
Mmax=2.5*P+0.125*g*L2=2.5*1040.6+0.125*5.4*102=2669KN·m
6、主纵梁抗弯截面系数：
WZ=11920.44cm3=11920.44*103mm3
7、强度校核
σx=Mmax/W2
=2669*106/（2*11920.44*103）
=111.95MPa≤[σ]=170MPa满足使用要求
8、剪应力校核：
Qmax=P/2=1040.6/2=520.3KN
rmax=1.5Qmax/A
=1.5*520.3*103/（2*52.2*102）
=74.8MPa≤[r]=140MPa满足使用要求
9、刚度校核（挠度）
fmax=PL3/48EI+5gL4/384EI
=104.06*103*1000/（48*2.1*2*1025158.13）+5*0.54*104*1000/（384*2.1*2*1025158.13）
=0.52CM≤f=L/600=1.7CM满足使用要
简支梁：
L/700
六、架桥机支腿最大载荷验算
1、载荷计算：
、轨道梁理论重量：
77.35t。
、纵移桁架横梁总成自重：
13.98t。
、纵移桁架横梁自由端自重：
12.1t。
2、载荷组合：
P=〔1.05*77.35+13.98〕*1.2=12.1=126.337t
3、计算参考数值：
、平均2根Φ273*12无缝钢管（斜撑管）承受压力为123.337t，钢管有效长度L=6.5m。
、Φ273无缝钢管截面特性：
Ix=8396.14cm4、W2=615.1cm3、A=98.39cm2、
[σ]=140MPa、r=9.24cm
4、强度校核：
σ=P/A=126.337*10^4/（2*9839*sin60°）
=74.14MPa≤[σ]=140MPa
5、刚度校核:
入=650/9.24=70.35
6、稳定性校核：
受压构件的稳定系数Φ=0.731
σx=P/ΦA
=126.337*10^4/（0.731*2*9839）
=87.8MPa≤[σ]=140MPa
七、钢丝绳吊具验算
构件提升机构采用5*6滑车组，工作绳数n=14条，滑车组钢丝绳采用Φ24*6*37+1，抗拉强度为1700MPa。
破断拉P破=35.8t,安全系数K=6，构件最重为Q=77.8t.
1、滑车组钢丝绳的许用应力：
钢丝绳的强度核算，主要是按钢丝绳的规格和使用条件所得出许用拉力来确定，其核算公式为：
[S]=P/K=35.8/6=6t
2、滑车组出头拉力为：
S=QE
*（（E-1）/（E
-1））
=77.8*1.268*（（1.02-1）/（1.268-1））
=7.4t
现场实际采用8t慢速卷扬机符合使用要求。
经查表，钢丝绳采用型号6*37+1直径36mm打双、吊钩采用的是外购件80T,索具采用的是35T型号是G209符合施工的要求。
3、扁担梁验算
①计算载荷：
（1）、预制轨道梁理论设计重量：
77.34t。
②荷载系数：
（1）、考虑提升、运行时的冲击系数：
1.5。
（2）、荷载组合：
P=77.34*1.2=92.8t。
③计算参考数值：
（1）、扁担梁的截面特性（如图）
A=2（67.6*1.2+50*1.2）cm2=282.24cm2
Ix=50*703―47.6*67.33/12=203800.76cm4
Wx=Ix/y=203800.76/33.8=6029.6cmcm3
[σ]=230MPaE=2.1*105MPa[f]=1/600
扁担梁采用16Mn钢板拼焊而成
④扁担梁截面弯矩：
（1）、最大弯矩在1/2处（按简支梁计）
Mmax=1/4PL=1/4*928*5.7=1322.4KN·M
（2）、强度校核:
σx=Mmax/Wx
=1322.4*106/6029.6*103
=219.3MPa≤[σ]=230MPa满足要求
⑤刚度校核：
fmax=PL3/48EIx
=92.8*5.73*1000/（48*2.1*203800.76）
=0.84cm≤[f]=0.95cm满足要求
八、A型三角桁架销轴验算：
1、Φ88的销子2（上弦）
、销子截面特性：
A=0.785d2=0.785*8.82=60.79cm2
Ix=0.049d4=0.049*8.84=293.85cm4
Wx=0.098d3=0.098*8.83=66.78cm3
r=d2=d/4=2.2cm
、上下弦连接销子均采用45#钢加工而成
[σ]=360MPa[T]=208MPa
Mmax=14.28KN·MQmax=571.2KN
、强度校核：
Qmax=Mmax/Wx
=14.28*102/2*66.78*103
=106.9MPa≤[σ]=360MPa安全储备较大
、剪应力校核：
Tmax=1.5Qmax/A
=1.5*571.2*103/2*60.79*102
=70.47MPa≤[T]=208MPa安全储备较大
2、Φ68的销子（下弦）
、子截面特性：
A=0.785d2=0.785*6.82=36.3cm2
Ix=0.049d4=0.049*6.84=104.8cm4
Wx=0.098d3=0.098*6.83=30.8cm3
Mmax=14.28KN·MQmax=571.2KN
、强度校核：
Qmax=Mmax/Wx
=14.28*102/2*36.3*103
=98.35MPa≤[σ]=360MPa安全储备较大
、剪应力校核T
Tmax=1.5Qmax/A
=1.5*571.2*103/2*36.3*102
=59MPa≤[T]=208MPa安全储备较大
九、横移承载梁载荷验算
1、计算载荷：
、预支轨道梁理论重量：
77.35t;
、前支总成自重：
6t；
、后支总成：
6t；
、前纵移桁架横梁自重：
13.9t；
、后纵移桁架横梁自重：
18t；
、纵梁桁架自重：
55t;
2、载荷系数：
、考虑轨道梁浇砼时的胀模系数1.05；
、考虑轨道梁提升、运行时的冲击系数1.2；
、载荷组合：
P=（1.05*77.35+18+13.9+6+6+55）*1.2=216.14t
Q=P/4=216.14/4=54t
3、计算参考数值;
Ix=175397.2352cm4、Wx=5189.3cm3、A=258.24cm2、
承载梁采用16Mn钢板拼焊而成
[σ]=230MPa、E=2.1*105MPa、〔r〕=140MPa
4.承载梁截面弯矩：
、最大弯矩在跨度中央（按简支梁）如图：
Mmax=1.75*540=945KN
、强度校核：
σx=Mmax/W
=945*106/5189.3*103
=182MPa≤[σ]=230MPa满足使用要求
、剪应力校核：
Qmax=Q/2=540/2=270KN
rmax=1.5Qmax/A
=1.5*270*103/258.24*102
=15.7MPa≤[r]=140MPa满足使用要求
、刚度校核（挠度）
fmax=PL3/48EIx
=54*73*1000/48*2.1*175397.2352
=1.05CM≤f=L/700=1.8CM满足使用要
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