橋式起重機(jī)主梁強(qiáng)度、剛度計算

1、 橋式起重機(jī)箱形主梁強(qiáng)度計算一、通用橋式起重機(jī)箱形主梁強(qiáng)度計算(雙梁小車型) 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、和三種基本載荷和偶然載荷，因此為載荷組合。其主梁上將作用有、載荷。主梁跨中截面承受彎曲應(yīng)力最大，為受彎危險截面；主梁跨端承受剪力最大，為剪切危險截面。當(dāng)主梁為偏軌箱形梁時，主梁跨中截面除了要計算整體垂直與水平彎曲強(qiáng)度計算、局部彎曲強(qiáng)度計算外，還要計算扭轉(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算上下翼緣板不等厚,采用平行軸原理計算組合截面的幾何特性。圖2-4注：此箱形截面垂直形心軸為y-y形心線，為對稱形心線。因上下翼緣板厚不等，應(yīng)以x

2、x為參考形心線,利用平行軸原理求水平形心線xx位置。 斷面形狀如圖2-4所示,尺寸如圖所示的H、B、b、等。 ， () () () () 和() ()3、許用應(yīng)力為和。載荷組合類別安全系數(shù)拉伸、壓縮、彎曲許用應(yīng)力剪切許用應(yīng)力端面擠壓許用應(yīng)力組合(類載荷)組合(類載荷)組合(類載荷)4、受力簡圖與為起重小車作用在一根主梁上的兩個車輪輪壓，由和小車自重分配到各車輪的作用力為輪壓。如時，可認(rèn)為等于和小車自重之和的四分之一。5. 主梁跨中集中載荷(輪壓和)產(chǎn)生最大垂直彎矩Mp (Nm) 時簡算 (Nm) 時 (Nm) 時，可近似取注：建議當(dāng)時，采用計算為佳。6. 跨中均布載荷(自重)產(chǎn)生最大垂直彎矩M

3、q (Nm)7. 主梁跨中垂直最大彎矩垂8. 主梁跨中水平慣性載荷產(chǎn)生彎矩 (Nm)式中： 主梁端截面的端梁截面的 起重機(jī)大車驅(qū)動輪數(shù)總輪數(shù)9. 主梁跨中截面彎曲強(qiáng)度計算 10. 主梁跨端剪切強(qiáng)度計算跨端最大剪力跨端最大剪應(yīng)力 主梁跨端截面的靜面矩（中性軸以上面積對中性軸的靜面矩，各面積乘以形心至中性軸距離；）腹板厚（cm）截面的水平慣性矩（）二、通用橋式起重機(jī)箱形主梁剛度計算1. 垂直靜剛度 簡算 精算為小車輪壓至主梁支承處距離，見下圖所示。當(dāng)時注： 、不乘以系數(shù)。 均布載荷（自重）產(chǎn)生的垂直靜剛度不予以計算，因無法檢測。2. 水平靜剛度參看圖2-6。不檢測，只作為設(shè)計計算用。三、通用橋式起

4、重機(jī)箱形主梁穩(wěn)定性計算整體穩(wěn)定性一般不作計算，因?yàn)槭呛喼Я?，不可能發(fā)生失穩(wěn)造成前傾與側(cè)翻，通常情況下只要計算出主梁水平剛度時即可免算。以箱形受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定性為例，作為簡支梁箱形截面主梁，彎曲時只有腹板受壓區(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)定性計算分兩種情況處理：一種是正軌(包括半偏軌)箱形梁，局部壓應(yīng)力；另一種是偏軌箱形梁，局部壓應(yīng)力(輪壓作用在腹板上)。(1) 橫向加勁肋間距a的確定 當(dāng)時，腹板高，腹板厚，材料屈服極限。時，可不設(shè)置加勁肋。時，按結(jié)構(gòu)適當(dāng)增設(shè)加勁肋。 當(dāng)時，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，此時取。 當(dāng)時，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。當(dāng)時：a) 當(dāng)時

5、，取b) 當(dāng)時，取c) 當(dāng)時，取上式中可查下表2-4。表2-401001401.001.011.021.031.041.051.0626403603801.071.091.101.121.141.161.1844805005201.211.241.271.311.351.401.4654206401.531.611.711.842.012.24表2-4中為腹板與受壓翼緣板接觸處的彎曲應(yīng)力如圖2-10所示。上式中(最大剪力，對簡支梁，為支反力)當(dāng)時：注：和查表2-5表2-50.052123620.8040210960.104222920.8541710440.156422190.90429100

6、10.2010720760.954419650.2515219331.004509310.3018918081.104509000.3521917101.204508700.4024816131.304508400.4526715401.404508100.5028914671.504507800.5531013941.604507500.6033113241.704507200.6535212541.804506900.7037111991.904506600.7538711472.00450630上表中局部壓應(yīng)力。 輪壓翼緣板厚為軌道高度。 當(dāng)時，此時除應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，同時應(yīng)增設(shè)一條縱向

7、加勁肋。當(dāng)時，當(dāng)時，當(dāng)時，時，時，當(dāng)時，上述當(dāng)計算出的值大于?；虺霈F(xiàn)負(fù)值時取即可。上式中的和如表2-6所示。表2-60.27127001.95695200.37096972.05605110.47066912.25414930.57006852.45294750.66946762.65174570.76856662.85054390.86766543.04944260.96676423.24874141.06586303.44804021.16496183.64713901.26406063.84623781.36305934.04533681.46185804.24443591.560656

8、64.44353501.65965544.64263411.75875424.84173321.85785305.0408323 當(dāng)時，此時應(yīng)加橫向加勁肋，同時增設(shè)二道縱向加勁肋。按部分和時公式計算確定。 時應(yīng)加橫向加勁肋和同時增設(shè)多道縱向加勁肋，這種情況為高腹板、大起重量、超大跨起重機(jī)時才這樣處理，詳細(xì)計算請見起重機(jī)設(shè)計手冊564頁相應(yīng)部分，一般不會出現(xiàn)這種情況。 腹板加勁肋的結(jié)構(gòu)要求和截面設(shè)計a) 加勁肋間距的構(gòu)造要求只有橫向加勁肋時，且不大于2m。同時設(shè)置橫向和縱向加勁肋時，且不大于2m，需要加橫向短加勁肋時，和均為，一般情況是加一個橫向加勁肋再加一個短橫向加勁肋。b) 加勁肋的截面形式

9、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僅設(shè)橫向加勁肋時，如圖2-13所示。橫向加勁肋寬度(工字形主梁)(箱形主梁)橫向加勁肋厚度同時設(shè)有橫向、縱向加勁肋時橫向加勁肋除應(yīng)滿足間距要求時，還應(yīng)滿足應(yīng)具有一定慣性矩。要求橫向加勁肋截面對腹板厚中心線的慣性矩?？v向加勁肋慣性矩當(dāng)時，時，角鋼截面積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)定性計算(1)工字梁不加縱向加勁肋(2) 箱形梁不加縱向加勁肋(3) 當(dāng)和時，應(yīng)加縱向加勁肋。縱向加勁肋應(yīng)保證有一定的慣性矩要求?？v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?？v向加勁肋個數(shù)

10、翼緣板總寬橫向加勁肋間距翼緣板厚度(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)計計算通用橋式起重機(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；二是承受橋架偏斜側(cè)向載荷。，此時為起重小車行至主梁跨端，式中為一根主梁自重，為起重小車自重，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。小車水平制動載荷和端梁的自重影響很小，可忽略不計，端梁的受力圖如圖2-16所示。圖2-16中為輪距（基距），為兩主梁中心距，為車輪中心至主梁中心的距離。端梁計算將按圖2-16中的危險截面-,-,-

11、分別計算，-截面為端梁最大彎矩截面，-為支承截面，-為薄弱截面。1. -截面彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力：剪力 -截面應(yīng)力 剪應(yīng)力一般不大，可忽略不計。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。-截面僅計算剪應(yīng)力。 剪力 式中 剪力 -截面的靜矩 -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，可忽略不計算，主要驗(yàn)算連接螺栓的強(qiáng)度，詳見起重機(jī)設(shè)計手冊612頁（三）接頭計算。五、電動單梁起重機(jī)主梁強(qiáng)度計算1. 主梁跨中整體強(qiáng)度計算：式中： 葫蘆及小車自重，起重量整體彎曲應(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)力計算如圖2-18中的工字鋼下翼緣局部彎曲危險點(diǎn)為1,3和5點(diǎn)中一點(diǎn)。1點(diǎn)對應(yīng)圖2-19中和曲線，3點(diǎn)對應(yīng)圖2-19中的和曲線，5點(diǎn)對應(yīng)圖2-19中的曲線，方向，為方向。 圖2-18 圖2-19圖2-18中，(普形工字鋼，特也為普形工字鋼)，, , 圖2-19中，,查值即得到相應(yīng)值。1點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力：式中： 輪壓 處翼緣平均厚度。y方向局部彎曲應(yīng)力與整體彎曲應(yīng)力同向，為x方向局部彎曲應(yīng)力。3點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力： 5點(diǎn)的局部彎曲應(yīng)力：3. 工字鋼下翼緣合成彎曲應(yīng)力計算：按第四強(qiáng)度理論公式計算：1點(diǎn)處合成應(yīng)力3點(diǎn)處合成應(yīng)力5點(diǎn)處合成應(yīng)力取中最大值為工字鋼下翼緣最大合成應(yīng)力。4、H鋼和箱形梁翼緣局部