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架桥机计算书

1.设计规范及参考文献

2.架桥机设计荷载

3.架桥机倾覆稳定性计算

4.结构分析

5.架桥机1号、2号车横梁检算

6.架桥机0号立柱横梁计算

7.1号车横梁及0号柱横梁挠度计算

8.150型分配梁：

（1号车处）

9.0号柱承载力检算

十、起吊系统检算

十一.架桥机导梁整体稳定性计算

十二.导梁天车走道梁计算

十三.吊梁天车横梁计算

一、设计规范及参考文献

（一）重机设计规范（GB3811-83

（二）钢结构设计规范（GBJ17-88）

（三）公路桥涵施工规范（041-89）

（四）公路桥涵设计规范（JTJ021-89）

（五）石家庄铁道学院《GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书》

（六）梁体按30米箱梁100吨计。

2.架桥机设计荷载

（一）.垂直荷载

梁重:

Qi=100t

单个天车重：

Q2=20t（含卷扬机、天车重、天车横梁重）

主梁、桁架及桥面系均部荷载：

q=0.67t/mxi.1=0.74t/m

前支腿总重:

Q3=4t

中支腿总重：

Q4=2t

1号承重梁总重：

Q5=34t

2号承重梁总重：

Q6=34t

2#号横梁Q7=12t

梁增重系数取：

1.1

活载冲击系数取：

1.2

不均匀系数取：

1.1

（二）．水平荷载

1.风荷载

a.设计取工作状态最大风力，风压为7级风的最大风压：

2q1=19kg/m

b.非工作计算状态风压，设计为11级的最大风压;

q2=66kg/m2

（以上数据参照石家庄铁道学院《GFJT-40/300拆装式架桥机设计计算书》）

2.运行惯性力：

①=1.1

3.架桥机倾覆稳定性计算

（一）架桥机纵向稳定性计算

架桥机纵向稳定性最不利情况出现在架桥机悬臂前行阶段，该工况下架桥机的支柱已经翻起，1号天车及2号天车退至架桥机尾部作为配重，计算简图见图1（单位m）图中

P1=4t（前支柱自重）

P2=0.74X22=16.28t（导梁后段自重）

P3=0.74X30=22.2t（导梁前段自重）

P5=P4=20t（含卷扬机、天车重、天车横梁重）

P6为风荷载，按11级风的最大风压下的横向风荷载，所有迎风面均按实体计算，

P6=2CKnqAi=1.2X1.39X66X（0.7+0.584+0.245+2.25+0.3+0.7+0.8+1.5）

x12.9=10053kg=10.05t

作用在轨面以上5.5m处

M抗=16.28X11+20X（11+4+5）+20X（11+5）=899.08t.m

M倾=4X30+22.2X15+10.05X5.5=508.275t.m架桥机纵向抗倾覆安全系数

n=M抗/M倾=899.08/（508.275X1.1）=1.61>1.3<可）

（二）架桥机横向倾覆稳定性计算

1.正常工作状态下稳定性计算架桥机横向倾覆稳定性最不利情况发生在架边梁就位时，最不利位置在1号天车位

置，检算时可偏于安全的将整个架桥机荷载全部简化到该处，计算简图如图

P1为架桥机自重（不含起重车），作用在两支点中心（其中天车横梁重6t）

P1=（16.28+22.2）X2+12X2+6X2=112.96t

R为导梁承受的风荷载，作用点在支点以上3.8m处，导梁迎风面积按实体面积计，导梁形状系数取1.6。

A=（1+n1）（1+n2）①A其中：

n1=0.53n2=0.5

A=（1+0.53）（1+0.5）X62X2.25=320.15m2

风荷载P2=Ckh&A

=1.6X1.39X19X320.15=13528kg=13.53t

P3为天车导梁承受的风荷载，作用点在支点以上5.5m处，迎风面积按实体计算，导梁形

状系数取1.6。

P3=2X1.39X1.6X19X0.8X0.46X4=124.4kg=0.1244t

P4为架桥机起重小车重量

P4=20X2+100X1.1=150t

P5为架桥机起重小车及梁体所受的风荷载，作用在支点以上7.2m处，

P5=1.39X1.6X19X（3X2X2+2X30）=3042.432kg=3.042t

图2所示A点为倾覆支点，对A点取矩：

皿倾=^乂3.8+P3X5.5+P4X0.5+P5X7.2

=13.53X3.8+0.1244X5.5+150X0.5+3.042X7.2=149.00t•m

皿抗=P1X2=112.96X2=225.92t•m

架桥机工作条件横向抗倾覆安全系数

n=M抗/M倾=225.92/（149X1.1）=1.38>1.3<可）

2.非工作条件下稳定性计算

架桥机悬臂前行时自重荷载全部由车体承担，在横向风荷载作用下，其稳

定性见图3。

与图2相比，架桥机在提的梁为倾覆作用时，架桥机有N=2.26的横向抗倾系数，而图3中

已经没有提梁，故此不用计算而得出结论它的抗倾系数满足要求。

结论：

架桥机稳定性符合规范要求

4.结构分析

（一）、荷载取值：

桁架及桥面系均部荷载0.67t/节X1.1=0.74t/节（单边），荷载（100+20X2）X

1.2=168.00t。

其余荷载取值见前。

纵向走行天车轮距为2m,当天车居于天车横梁跨中时，单片空载轮压集中力为（20+6）/4=6.5t，负荷轮压集中力为（6+168）/4=43.5t，架边梁时轮压集中力为（重边）：

6/4+168/2=85.5t，（轻边）6/4=1.5t.吊梁小车轮压集中力168/4=42t（轮距1.6m）。

（二）、分析计算：

根据以上荷载值，按桁架进行分析，计算过程由有限元分析程序SAP93来完成。

工况取：

（1）架桥机前移，

（2）1号天车提梁，（3）2号天车提梁，（4）1号天车至跨中、（5）中梁就位，（6）边梁就位6种工况进行计算，计算得前悬臂端最大挠度852.6mm考虑到桁架空多，加1.1的系数，852.6X1.1=937.86mm,待架孔导梁跨中最大挠度71mm考虑到桁架空多，加1.1的系数，71X1.仁78mm天车横梁跨中最大挠度？

28mm导梁结构图见图4

各杆件在工况1，5，6的杆件内力见附加图

各工况的轴重见图5

杆见最大内力汇总表

名称

计算最大内力（T）

允许内力（T）

备注

上弦杆

+232.79

272

工况1B附近

下弦杆

-228.02

266

工况1B附近

立杆

-90.408

119.0

工况6C附近

斜杆

-57.6

73.6

工况6C附近

注：

受拉为+,受压为-

6种工况各支点最大反力（单边）如下：

（单位：

吨）

支点

工况

工况1

2.345

98.73

工况2

67.145

40.429

23.333

工况3

69.14

74.95

23.14

工况4

45.457

77.571

40.502

工况5

26.39

76.89

60.245

工况6重边

25.86

111.383

95.29

轻边

26.93

42.398

25.406

5.架桥机1号、2号车横梁检算

架桥机1号、2号车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为12mm底板厚度为12mm用

图6

160X168X14.5两根工字钢做支撑，截面形式如图6。

截面特性如下：

查工字钢表有S=146.45cm,l=68512.5cm4

A=145.45X2X100+12X406X2=3903mrn

1=68512.5X104X2+12X406X（560+6）2X2=4.490

计算图示如下图7（单位m）:

架桥机在吊边梁对位时由导梁传到横梁的最大压力为93.75t.

1.应力计算

两导梁中心距L=5.1m

悬臂长度L=1m最大集中荷载P=93.75t

横梁支点弯矩：

M=93.75X仁93.75t•m

则翼缘板应力：

腹板最大应力：

局部压应力

Lz=22X4+（12+25）X2=162mm

换算应力：

（1）整体稳定性

b0=268-14.5=253.5mm

h/b0=584/253.5=2.3<6

l/b0=11600/253.5=45.76〈65

故不必计算其整体稳定性（见《钢结构设计手册》P28）。

（2）局部稳定性计算

翼缘板局部稳定

b0/t=253.5/12=21.125<[b0/t]=33<可〉

b/t=76.75/12=6.4<[b/t]=12.4〈可〉

腹板局部稳定：

不需设加劲板。

为安全起见，在直接受力处加了厚10mm勺内加劲肋和厚16mm勺外加劲肋，同时，其他位置布置间距为1m的，厚10mm勺内加劲肋。

由于焊缝按一级焊缝质量验收，其强度与钢板相同，故在此不检算而其强度认为其强度足够。

经计算联结处强度满足要求。

六.架桥机0号立柱横梁计算

1.设计说明和基本依据

架桥机前支柱由支柱横梁和立柱组成，立柱共计4根，在工作状态下，仅考虑外侧2根

立柱承受竖向荷载，内侧2根只起横向稳定作用

时由导梁传向横梁的荷载为P=71.14t.

2.立柱横梁承载力检算

14mm腹板

（1）应力检算

支柱横梁采用箱形断面，如图&设计采用16Mn钢板，顶板和底板厚度为

厚10mm

特性如下：

l=[0.380X0.463-（0.38-2X0.01）X0.432]/12=0.000664m4

导梁支点悬出立柱中心位置0.85m，贝U

M=71.14X0.85=60.469t•m

翼缘应力：

My60.469汇0.232

-16025t/m2=209.56MPa:

[二]=210MPa〈可〉

I0.000664

腹板剪应力：

局部压应力

lz=（120X2+10）X2+2X14=528mm

换算应力：

寸匕2+3呼=『209.562+3乂63.582=236.7MPa拓1.1[c]=230MPa〈可〉

焊缝强度与钢板等强，可不必进行计算

（1）整体稳定性

b0=200-10-10=180

h/bo=460/180=2.556<6

l/b0=11600/180=64.44<65

故可不必进行整体稳定性验算（见《钢结构设计手册》P28）。

（2）局部稳定性计算

翼缘板局部稳定：

bo/t=180/14=12.86<[bo/t]=33（可）

b/t=90/14=6.43<[b/t]=12.4（可）

腹板局部稳定

故不需设加劲板，为安全起见，在直接受力处加了厚10mm的内加劲肋和厚16mm

的外加劲肋，同时，其他位置布置间距为1m的，厚10mm的内加劲肋。

由于焊缝按一级焊缝质量验收，其强度与钢板相同，故在此不检算而其强度认为其强度足够。

经计算联结处强度满足要求。

七、1号车横梁及0号柱横梁挠度计算

由于横梁刚性较大，可不计自重产生的挠度

计算图示如下图10：

P1P2

图

1.1号车横梁挠度计算：

m=1ml=5.1mEl=8.98x10当P1=F2=71.93t

入=m/l=1/9.6=0.1042

93.75tP2=32.73t时，

可以把C点的P1分解开，P1=P1+P2有

P1'=93.75-32.73=61.02t

fd=m^9b=1X0.001087=1.087x10-3m

fc=1.871+2.401=4.272mm

fd=1.87+1.087=2.957mm

有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下

4.271/1=d1/（2.25+.245）d1=10.656mm

2.957/1=d2/（2.25+.245）d2=7.38mm

故d=d1+d2=10.656+7.38=18.03mm

2.0号车横梁挠度计算：

m=0.65mI=10.3mEI=1.328x108

当P1=F2=44.89t

入=m/I=0.65/10.3=0.0631

=7.6610；m

P2=18.63t时，

可以把C点的P1分解开，P1=P1+P2有

P1'=71.14-18.63=52.51t

fd=mx9b=065X0.0044=0.00286m

fc=3.181+6.098=9.279mm

fd=3.181+2.86=6.041mm

有悬臂挠引起的导梁上口轨距变化最大d计算如下

6.041/1=d1/（2.25+.245）d仁23.19mm

9.279/1=d2/（2.25+.245）d2=35.62mm

故d=d1+d2=58.81mm

综上计算，天车咬合总间距为58.81mm,（100-70）x2=60mm可

8.150型分配梁：

（1号车处）

截面形式如上图11:

（单位mrh

004

截面特性：

A=0.6X0.02X2+2X0.36X0.016=0.03552m2跨中集中荷载P=93.75+764/1000=94.514t最大弯矩：

M二以=94.5141.5=35.443tm44

支点反力：

R=94.514/2=47.257t

弯曲应力:

=业=35.443100.2=71.46106Pa=71.46MPa:

：

210MPa

I9.92X0

腹板最大剪应力：

T=Q§=47.257"0"OEO.02".19）=3394勺06pa亠、

maxI：

9.9210，20.016局部压应力

=33.94MPa：

：

［］=140MPa

lz=600+2X20=640mm

换算应力：

-c23.71.46233.942=92.53MPa：

：

1.1［二］=231MPa可

九、0号柱承载力检算

立柱采用①219mm无缝钢管，壁厚12mm（内管①192mm壁厚13mr）i,一侧立柱由两根

组成，中间用①60X5mm钢管作为连接

1.若按两根钢管同受力，其截面形式如右图12所示，其失稳方向为绕y轴失稳（加’为以

内钢管为准）。

图12

截面特性：

图13

按一端固结，一端铰接计算

长细比.=W=°.73.6二34.4：

：

［•］=150

ry0.0733

长细比,’二0736=39.71：

：

［订=150

ry0.06345

由长细比，可按a类构件查表3.4-5（《钢结构设计手册》594页），取安全系数n=2,得应

力折减系数分别为①=0.9538，①=0.94187

271.1410

0.95380.0156

2.只考虑外侧单根受力，内侧一根作为一种约束，则应力：

（图见13）按一端固结，一端铰接计算

长细比’=世=0736二39.7：

：

［■］=150ry0.0635

由长细比，可按a类构件查表3.4-5（《钢结构设计手册》594页），取安全系数n=2,得应

力折减系数分别为①=0.9419

十、起吊系统检算

1.起升系统检算

起升卷样机5t,8轮100t滑车组，①24.5mmffl丝绳走16

起升荷载Q=57.2t（实际净吊重为40t）,

滑车组效率：

1（1一n）0.96（1—0.9616）

—■==U.72

n1-16（1-0.96）

所需牵引力：

P57.24.965t:

：

5t〈可〉

ne160.72

选用公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳，查表得其破段拉应力为38.1t，考虑钢丝间受力

不均和内力的存在，按0.7折减。

安全系数n=38.11X6X0.7/57.2=7.46〉6〈可〉

2.吊两千斤绳验算

力为83.9t，考虑钢丝间受力不均和内力的存在，按0.7折减。

安全系数n=83.9X10X0.7/57.2=10.27〉10〈可〉

十一.架桥机导梁整体稳定性计算

导梁的整体稳定性计算可近似为一实体钢梁。

导梁在0号支柱、1号腿2号腿处有横

向支撑或横向联结，故不必在此处检算导梁纵体稳定

1.导梁跨中主弦杆截面形式见下图14:

（单位：

cm）

A=（93.2-11.2）X8=656cm

Ix=656X100=6560000cm

Iy=656X502=1640000cnn

Wx=lx/y=5660000心00+12.5）=58311.11cm

Wy=ly/x=1640000/（50+12.5）=26240cm

入x=lo/rx=3200/100=32

入y=lo/ry=3200/50=64

查表Q235（b类构件）得：

竖向荷载在跨中产生的最大弯矩：

Mx=RX16-qX162/2=23.36X16X2-1.42X162/2=565.76t•m

横向风力产生在导梁跨中最大弯矩：

按7级风压检算（W=19kg/m2）

W=KKK3KW=1X0.4X1.0X1.2X19=9.12kg/m

计算原理：

Mx,My――绕强轴和弱轴作用的最大弯矩.

Wx,Wy——按受压边缘确定的强轴和弱轴的抵抗矩

巾一一绕强轴弯曲所确定的整体稳定系数

[f]――允许抗压强度值

横向风力作用在导梁上引起的跨中弯矩，这里近似按简支梁计算导梁跨中风力弯矩

My=2X9.12X2.495X（322/8）X10-3=6.0t•m

MxMy565.7610610

+—=+=107.35MPac[f]=170MPa2.当架桥机GxWxGyWy0.92958311.110.78626240

前行时，B点截面及截面特性同上有：

竖向最大弯矩Mx=ql2/2=1.42X322/2+32X5.6=906.24t.m

横向最大弯矩（取7级风压）My=ql2/2=2X10-3X9.12X2.495X322/2=23.30t.m

十二.导梁天车走道梁计算

考虑导梁上弦杆杰间不能承受轮压集中荷载，故钢枕（16b工字钢,[（T]=215MPa,

W=141cm间距取1.0m,均置于节点上，钢轨采用F5q,允许弯应力[（T]=400MPa,W=287.2c^钢轨受弯按按简支梁计算，最大轮压为P=31.55332t，行走轮压17.988t

1.钢轨

Mna=pl/4=1X31.55332X0.7/4=5.5216t•m

（T=5.522X104/287.2=192.26MPa<[c]=400满足规范要求。

2.工字钢

行走时：

M=pl/4=1X17.988X0.7/4=3.1479t•m

c=3.1479X104/14仁223.26Mpa<1.05[c]=215X1.05=225.75Mpa可

1米一根工字钢不能少。

3.架梁时由于轮压增加，在架梁时轮下工字钢按0.5米一根放置

十三.吊梁天车横梁计算

（一）受力计算

架桥机天车横梁设计采用16Mn钢，顶板厚度为20mm底板厚度为20mn截面形式如图15

截面特性如下：

A=20X2X460+16X（800-40）=30560mm

1=20X460X4002X2=2.944X10-3n4

架桥机在架梁全过程中弯矩最大为活载在跨中,应力计算

横梁支点弯矩：

M=16.25X2X11.6/4=94.25t•m

则翼缘板应力:

腹板最大应力:

局部压应力

Iz=460+20X2=500mm

换算应力：

（二）.天车横梁稳定性计算

□匚

□

PZ5C-

1•横梁整体稳定性计算见图17

（1）•惯性力产生的倾覆力矩

P=QV/gtQ为自重，V为行车速度，V=3.0m/min

g为重力加速度,取10m/U,t为刹车时间,t=2s

1小车产生的惯性力矩

Q=10thi=1.85m

1031.85.

M惯1=0.04625tm

10260

2横梁惯性力矩

Q2=6.4th2=1.1m

6.431.1x

M惯2=0.0176tm

10260

3混凝土梁体产生的惯性力矩

Q=80X1.1=88th3=3.05m

M惯3=

=8833.05=0.671tm

10260

M惯=

M惯1+M惯2+M惯3=0.73485t?

（2）.风力产生的倾覆力矩

按7级风力计算，q=19kg/m2=0.019t/m2,迎风面积均按实体计算

P风二艺CKnqAi,c=1.6,K=1.39

1小车风力产生的力矩

R=1.6X1.39X0.019X2X2=0.169t

M=0.169X1.85=0.313t.m

2横梁风力产生的力矩

F2=1.6X1.39X0.019X13.1X0.8=0.443t

M=0.443X1.1=0.487t.m

3混凝土纵向风力产生的力矩

R=1.6X1.39X0.019X3.2X2.5=0.338t

M=0.338X3.05=1.0309t.m

M风=Mi+M2+Ma=1.8309t.m

M倾=M风+M惯=2.56575t.m

（3）.梁体自重产生的抗倾覆力矩小车自重：

W1=10t,横梁自重：

W2=6.4t

混凝土自重：

W=80X1.仁88t

抗倾覆力矩为（d=1.0m,轮间距为2.0m）

W=W1+W2+W3/2=10+6.4+88/2=60.4t

贝UM稳=60.4X1.0=60.4t.m

（4）.抗倾覆安全系数

n=M稳/M倾=60.4/2.56575=23.54〉1.3〈可〉

因此，横梁整体满足稳定性要求。

2．横梁单个稳定性计算见图15和16由于工字钢两端有连接，计算长细比时按0.46米，外加0.75的系数以考虑工字钢两端有连接

11.6X0.75/0.46=18.9<20可

一．1#，2#横梁连接处计算

1．讨论最大受力

当P1=P2=71

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