橋架主端梁說明書

1.2設(shè)計(jì)依據(jù)主要技術(shù)參數(shù)：1.2.1橋架的總體構(gòu)造箱型梁式橋架結(jié)構(gòu)主要由兩根主梁和兩根端梁所組成。主梁是由上下蓋板和兩塊垂直腹板組成封閉的箱型截面的實(shí)體板梁結(jié)構(gòu)。小車運(yùn)行的軌道可以鋪設(shè)在主梁上蓋板的正中間（正軌型），也可以設(shè)在靠里側(cè)的垂直腹板的上方（偏軌型）或介于上述兩者之間的位置（半偏軌型）。因此橋架中兩根主梁的間距主要取決于起重小車的軌距。走臺(tái)的寬度決定于端梁的長(zhǎng)度和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面布置尺寸。走臺(tái)可以做成等寬的，即外邊是平直的；為了減輕結(jié)構(gòu)的自重，也可以將跨度中部的走臺(tái)寬度縮小，即外邊向里凹折的[11]。橋架端梁的長(zhǎng)度主要取決于大車的輪距大小，大車輪距K和橋架跨度L的比值通常取為：K/L=1/7~1/5,比值過小容易引起橋架運(yùn)行歪斜和車輪的啃軌;過大則橋架外廓不緊湊。增大了廠房?jī)啥似鹬貦C(jī)不能有效服務(wù)的面積。1.2.2主梁的設(shè)計(jì)主梁跨度22.5m,是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實(shí)體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為6mm,翼緣板的厚度為16mm，主梁上的走臺(tái)的寬度取決于端梁的長(zhǎng)度和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/18，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁連接處的高度取QUOTE，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點(diǎn)焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會(huì)產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時(shí)采用預(yù)制上拱。1.2.3端梁的設(shè)計(jì)端梁部分在起重機(jī)中有著重要的作用，它是承載平移運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上、下蓋板和兩塊腹板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋，以保證端梁受載后的穩(wěn)定性[12]。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運(yùn)行采用集中傳動(dòng)的方案。在裝配起重機(jī)的時(shí)候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。下面將結(jié)合橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)的計(jì)算和繪圖的方法作扼要的介紹。2.箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造2.1橋架的總體結(jié)構(gòu)箱形梁式橋架橋架結(jié)構(gòu)主要由兩根主梁和兩根端梁所組成。主梁是由上、下蓋板和兩塊垂直腹板組成封閉的箱形截面的實(shí)體板梁結(jié)構(gòu)。小車運(yùn)行的軌道可以鋪設(shè)在主梁上蓋板的正中間（正軌型），也可以設(shè)在靠里側(cè)的垂直腹板的上方（偏軌型）或介于上述兩者之間的位置（半偏軌型）。因此橋架中兩根主梁的間距主要取決于起重小車的軌距，而小車的軌距，主要與起升機(jī)構(gòu)的布置有關(guān)，往往取決于卷筒的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。橋架的兩端梁間的距離決定于橋架的跨度大小[13]。安裝大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車輸電滑線用的走臺(tái)通常是懸臂固定在主梁的外側(cè)。當(dāng)跨度較大時(shí)（L＞17m），走臺(tái)也可以做成（除了固定在主梁上外）與端梁和副桁架相連接的方式，此時(shí)副桁架兼作欄桿用，它的兩端必須固定在端梁上。后一種方式對(duì)主梁的承載能力是有利的，但是在設(shè)計(jì)和制造都帶來復(fù)雜化，因此，我國(guó)目前生產(chǎn)的系列設(shè)計(jì)中，無論跨度大小一律均采用懸臂方式走臺(tái)。走臺(tái)的寬度決定于端梁的長(zhǎng)度和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面布置尺寸。走臺(tái)也可以做成等寬度的，即外邊是平直的；為了減輕結(jié)構(gòu)的自重，也可以將跨度中部的走臺(tái)寬度縮小，即外邊向里凹折的。橋架端梁的長(zhǎng)度主要取決于大車的輪距大小。大車輪距K和橋架寬度L的比值通常取為：比值過小容易引起橋架運(yùn)行歪斜和車輪啃軌；過大則橋架外廓不緊湊，增大了廠房?jī)啥似鹬貦C(jī)不能有效服務(wù)的面積。為了操作和維護(hù)的需要，在傳動(dòng)側(cè)走臺(tái)的下面裝有司機(jī)室。司機(jī)室有敞開式和封閉式兩種。一般工作環(huán)境的室內(nèi)使用敞開式司機(jī)室，露天或高溫等惡劣工作環(huán)境中使用封閉司機(jī)室，如果在封閉司機(jī)室的內(nèi)壁上加上聚氨酯發(fā)泡塑料做的保溫層便成為保溫司機(jī)室，其工作環(huán)境溫度可以從至。為了改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，在我國(guó)新設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)中，擬采用坐椅聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)，以代替原來各機(jī)構(gòu)的控制器獨(dú)立配置的方式，并且在司機(jī)室的設(shè)計(jì)中注意到充分?jǐn)U大司機(jī)操作的視野，以保證司機(jī)在操作中的舒適性和起重機(jī)工作的安全性。司機(jī)室大多數(shù)安裝在橋架的一端，只有少數(shù)大跨度的起重機(jī)根據(jù)需要可設(shè)在橋架中央，必要時(shí)還可以隨小車一起移動(dòng)，這些主要由使用場(chǎng)所的工藝操作條件來決定。在司機(jī)室的上方走臺(tái)板上要有出艙口，而司機(jī)室內(nèi)安裝有通向艙口的直扶梯。艙口的位置與大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置有關(guān)[14]。在新設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)中，很多采用由司機(jī)室外側(cè)經(jīng)斜扶梯通向走臺(tái)。在走臺(tái)的艙口蓋旁或斜扶梯上端走臺(tái)入口處的活動(dòng)欄桿旁，常裝設(shè)有安全開關(guān)。以免當(dāng)艙口蓋板或活動(dòng)欄桿尚未關(guān)好，有人尚站在扶梯上，或有人在起重小車上進(jìn)行檢修的情況下，突然開車時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)事故。2.2箱形主梁的構(gòu)造和主要尺寸的確定箱形主梁的主要構(gòu)件是上蓋板、下蓋板和兩塊垂直腹板（圖2.1）。如果為了減輕自重做成等強(qiáng)度梁，則腹板的下邊和下蓋板應(yīng)做成拋物線形（圖2.1a），但通常為了制造方便，腹板中部為矩形而兩端做成梯形，同時(shí)使下蓋板兩端向上傾斜。這時(shí)梯形高度取為（圖2.1b、c）：（2.1）一般C等于m。主梁在跨度中部的高度H（圖2.1d），根據(jù)起重機(jī)橋架剛度的要求和制造的經(jīng)驗(yàn)，一般按照跨度L的大小取如下值：（2.2）當(dāng)小跨度時(shí)取較大值，大跨度時(shí)取較小值（有時(shí)甚至取L∕20），在相同跨度時(shí)，大起重量又比小起重量的高度取得大一些。主梁在端梁連接處的高度H0（圖2.1）可?。海?.3）當(dāng)跨度較大而起重量較小時(shí)，H0宜取較小值，否則取較大值。兩腹板的厚度一般在正軌型箱形主梁中取相等，而在偏軌型箱形主梁中可以不相同。上、下蓋板的厚度1也常取同值，但有時(shí)上蓋板可取得比下蓋板稍厚些。這些板厚的取值與起重量有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)可按表2.1推薦的數(shù)值選用。表2.1箱形主梁板厚的薦用值（mm）起重量Q（t）5，810（12.5）15（16）2030（32）50腹板厚δ66，8蓋板厚δ18，1010，1212，1416~22注：表中所列板厚較大值用于跨度較大值。為了保證橋架具有足夠的水平剛度，主梁兩腹板內(nèi)壁的間距b不能太小，一般規(guī)定為：（2.4）同時(shí)，根據(jù)焊接施工條件的需要，這個(gè)距離還必須大于350mm。當(dāng)b值確定后，便可以按下面的關(guān)系式定出上、下蓋板的寬度B：（手工焊）（自動(dòng)焊）從充分發(fā)揮材料的抗彎能力的角度來看，主梁的腹板應(yīng)盡量取高些用薄些，而上、下蓋板可以用厚些。但是考慮到運(yùn)輸和制造過程的碰撞以及銹蝕的影響，腹板的厚度不應(yīng)小于6mm。在箱形主梁中腹板的高度與厚度的比值h／δ通?？梢赃_(dá)到180～240。為了保持腹板的局部穩(wěn)定性，一般h／δ＞70時(shí)，便需要在主梁腹板內(nèi)布置一些垂直的橫向大加勁板（圖2.1d中4）。在靠近端梁處兩塊加勁板的距離≈h；而在跨中為,且≯2.2m。大加勁板的具體位置還應(yīng)與走臺(tái)上運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)、減速器和傳動(dòng)軸的軸承部件（集中驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)才有）等下支撐部件的位置相配合，以免這些部件的懸臂重量使腹板發(fā)生局部撓曲變形。圖2.1箱形主梁的構(gòu)造簡(jiǎn)圖1-上蓋板；2-下蓋板；3-腹板；4-大加勁板；5-小加勁板；6-水平加勁角鋼為了使小車的輪壓更直接地傳到腹板上去，并進(jìn)一步增加腹板的局部穩(wěn)定性，在大加勁板之間腹板受壓縮區(qū)域內(nèi)，增設(shè)一些垂直的小加勁板（圖2.1d中5），其高度約為h／3.兩塊小加勁板的間距，可根據(jù)上蓋板的局部應(yīng)力和小車軌道的應(yīng)力條件來決定。當(dāng)h／δ＞160時(shí)，必須在離上蓋板（）h的地方再添設(shè)縱向加勁板條（或角鋼），以增加腹板受壓縮區(qū)的局部穩(wěn)定性，當(dāng)小加勁板和縱向加勁角鋼同時(shí)存在時(shí)，可以適當(dāng)減小加勁板的高度，并使縱向加勁角鋼焊在小加勁板的下邊（圖2.1d中6），有時(shí)也將縱向加勁角鋼焊接在腹板的外邊[15]。腹板的縱向加勁在加工工藝條件許可的情況下可以直接在腹板上沖壓出凸筋的方式來替代。2.3箱形梁式橋架的端梁構(gòu)造和主要尺寸的確定箱形梁式橋架的端梁一般也采用箱形的實(shí)體板梁式結(jié)構(gòu)。端梁的中部截面也是由上、下蓋板和兩塊垂直腹板所組成。由于運(yùn)輸和安裝的需要，通常把端梁制成兩個(gè)（或三個(gè)）分段。在制造廠施工時(shí)，都是先把一根主梁和端梁的一個(gè)分段焊接在一起形成半個(gè)橋架。但是，近年來新設(shè)計(jì)的橋架中采用四梁結(jié)構(gòu)，即主梁和端梁均制成獨(dú)立的整體結(jié)構(gòu)，主梁和端梁之間的連接在使用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。這種結(jié)構(gòu)方案要求制造廠具備一定的工藝裝備來保證橋架幾何尺寸的正確性，并應(yīng)在制造廠進(jìn)行予裝和檢測(cè)。這種四梁結(jié)構(gòu)橋架比起一般的半橋架結(jié)構(gòu)更便于運(yùn)輸。無論是半橋架式結(jié)構(gòu)還是四梁式結(jié)構(gòu)，在使用地點(diǎn)安裝時(shí)一般均采用螺栓連接方式，前者采用普通半光制螺栓連接，后者采用高強(qiáng)度螺栓連接較多。端梁腹板的間距，一般可按車輪兩側(cè)軸承箱的位置來決定，亦即使兩腹板的中心正好通過車輪軸承箱的中心面（圖2.2a）。當(dāng)起重量Q＞15t時(shí)，為增加支承車輪處的端梁強(qiáng)度，在整塊腹板之外，再用電釘（接觸點(diǎn)焊）焊上一塊小的腹板（圖2.2b）。端梁中部截面的高度，主要決定于主梁和端梁的連接情況。端梁頭部上蓋板的下面要高于車輪的輪緣（≮20mm）；端梁中部的下蓋板也要離開大車軌道面一定的距離>50mm，（圖2.3），因?yàn)樵诙肆簝?nèi)要安裝螺旋千斤頂，作裝拆車輪之用，而千斤頂?shù)穆菽敢斐鱿律w板，但不能與軌道磨碰。在端梁兩端上蓋板上還要安裝緩沖器，圖2.3中2是彈簧式緩沖器，目前，我國(guó)生產(chǎn)的橋式起重機(jī)中大都改用橡膠緩沖器，或者性能更好的液壓緩沖器。在端梁的兩端面處還要安裝軌道的排障板。a-單層腹板的端梁；b-有小支承腹板的端梁；圖2.2端梁腹板的配置1-大腹板；2-小腹板；3-電釘圖2.3端梁上的螺旋千斤頂和緩沖器1-千斤頂；2-緩沖器要使橋架的強(qiáng)度和剛度足夠，在運(yùn)行時(shí)不致因歪斜過大而發(fā)生啃軌現(xiàn)象，除了主梁和端梁本身結(jié)構(gòu)合理之外，主梁和端梁的連接方式是否牢固可靠，也是十分重要的[16]。設(shè)計(jì)時(shí)端梁的蓋板和腹板厚度可參考表2.2選用。在端梁和主梁連接處，以及端梁的車輪支承處均應(yīng)適當(dāng)配置加勁板，以保證腹板的局部穩(wěn)定性。為了安裝接頭的施工需要，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意開設(shè)直徑不小于150mm的手孔。表2.2箱形梁式橋架端梁的構(gòu)件厚度薦用值（mm）起重量Q（t）5，810（12.5）15（16）2030（32）50上蓋板8101216~20中部下蓋板8101216~20頭部下蓋板121620腹板6，883.橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)資料3.1橋架的結(jié)構(gòu)資料 橋架結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)其工作級(jí)別和使用環(huán)境溫度等條件，按照相關(guān)規(guī)定來選用鋼材。為了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，便于施工和安裝，以及運(yùn)輸途中不致?lián)p毀等原因，在橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中有最小型鋼的使用限制：如用角鋼焊接構(gòu)件時(shí)，應(yīng)不小于∠45×45×5；鉚接或螺接時(shí)應(yīng)不小于∠50×50×5。連接用鋼板的厚度應(yīng)不小于4mm。又如對(duì)組合板梁的板材使用，因保證穩(wěn)定性和防止銹蝕后強(qiáng)度減弱等原因，雙腹板的每塊厚度不能小于6mm，單腹板的厚度不小于8mm。橋架結(jié)構(gòu)常用鋼材的許用應(yīng)力見表3.1。使用E43和E50型焊條的手工電焊和自動(dòng)電焊的焊縫許用應(yīng)力見表3.3；普通螺栓連接的螺栓許用應(yīng)力見表3.2。表3.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的安全系數(shù)和許用應(yīng)力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)力端面承壓許用應(yīng)力（磨平頂緊）ⅠnⅠ[σ]Ⅰ=[τ]Ⅰ=[σc]Ⅰ=1.5[σ]ⅠⅡnⅡ[σ]Ⅱ=[τ]Ⅱ=[σc]Ⅱ=1.5[σ]ⅡⅢnⅢ[σ]Ⅲ=[τ]Ⅲ=[σc]Ⅲ=1.5[σ]Ⅲ表3.2Ⅱ類載荷情況時(shí)，普通螺栓連接的許用應(yīng)力螺栓種類應(yīng)力種類符號(hào)許用應(yīng)力（N/cm2）抗拉和抗剪，當(dāng)螺栓號(hào)為承壓，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)為Q235鋼Q235鋼16Mn第1組第2、3組第1組第2組第3組精制螺栓抗拉抗剪承壓[σ[τ][σy]12501300---28500--26000--40500--38000--36000粗制螺栓抗拉抗剪承壓[σ[τ][σy]1250850---19000--17000--27000--25500--24000表3.3Ⅱ類載荷情況時(shí)，焊縫的許用應(yīng)力焊縫分類應(yīng)力種類符號(hào)許用應(yīng)力（N/cm2）自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和用E43型焊條的手工焊，當(dāng)結(jié)構(gòu)材料為自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和用E50型焊條的手工焊，當(dāng)結(jié)構(gòu)材料為Q235鋼16Mn鋼第1組第2、3組第1組第2組第3組對(duì)接焊縫抗壓[σy]1600014000230002200020500抗拉：當(dāng)用自動(dòng)焊時(shí)當(dāng)用半自動(dòng)焊和手工焊時(shí)，焊縫的質(zhì)量檢查為精確方法普通方法[σ1600014000230002200020500[σ1600014000230002200020500[σ1350012000190001800017000抗剪[τ]95008500140001300012000角焊縫抗拉抗壓抗剪[τ]11000110001600016000160003.2橋架設(shè)計(jì)的計(jì)算載荷及其組合作用在橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)上的載荷有，固定載荷、移動(dòng)載荷、水平慣性載荷及大車運(yùn)行歪斜產(chǎn)生的車輪側(cè)向載荷等?，F(xiàn)分別介紹如下。3.2.1固定載荷固定載荷也就是自重載荷，它可以分為均布載荷和集中載荷兩種。對(duì)于箱形主梁的受載而言，主梁、軌道、走臺(tái)和欄桿等組成的半個(gè)橋架結(jié)構(gòu)自重，是屬于均布載荷。如果走臺(tái)上安裝有集中驅(qū)動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，則該機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)傳動(dòng)軸系統(tǒng)的重量，對(duì)主梁也是一個(gè)均布載荷。對(duì)于箱形主梁的受載而言，作為集中載荷作用的自重載荷包括有操縱司機(jī)室、分別驅(qū)動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及安置在走臺(tái)上的起重機(jī)電氣設(shè)備等。橋架結(jié)構(gòu)的自重在設(shè)計(jì)前是未知的，因此，在開始設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可參考同類產(chǎn)品作初步估計(jì)，最后再根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)果加以校正。圖3.1為我國(guó)生產(chǎn)的吊鉤橋式起重機(jī)系列的半個(gè)橋架結(jié)構(gòu)部分的重量Gq/2曲線（不包括端梁）。圖中重量曲線只適用于中級(jí)工作類型，而對(duì)于重級(jí)工作類型的吊鉤和電磁盤橋式起重機(jī)的Gq/2的值，按曲線查得后還需要增大5%；對(duì)于抓斗橋式起重機(jī)的Gq/2的值，在利用圖3.1曲線時(shí)，尚根據(jù)不同的起重量進(jìn)行增大：5t抓斗增大5%；10t抓斗要增大10%；15~20t抓斗增大25%。確定半橋架重量的估算值Gq/2后，則主梁由于橋架自重引起的均布載荷為： （3.1）式中L—橋架的跨度（m）。當(dāng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)時(shí)，主梁所受的全部均布載荷就是橋架自重引起的均布載荷，即當(dāng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)時(shí)，主梁所受的全部均布載荷包括橋架自重和運(yùn)行機(jī)構(gòu)長(zhǎng)傳動(dòng)軸系統(tǒng)的重量?jī)刹糠忠鸬木驾d荷之和，即 （3.2）式中—運(yùn)行機(jī)構(gòu)長(zhǎng)傳動(dòng)軸系統(tǒng)重量引起的均布載荷，其值可查表3.4得。司機(jī)室的重量G0是固定的集中載荷，初算時(shí)可取為10~15kN，封閉式取較大值；敞開式取較小值。重心作用位置到主梁一端的距離大約取l0=2.8m。屬于固定的集中載荷還有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)和減速器等較沉重的部件重量，其值可按表3.4估算。圖3.1箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)的重量曲線注：1.此圖是根據(jù)上海起重運(yùn)輸機(jī)廠1972年（新起重量系列）吊鉤式重級(jí)起重機(jī)統(tǒng)計(jì)而得。G橋所表示的重量為作用在一根主梁上半個(gè)橋架的重量。表3.4大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的估計(jì)重量起重量（t）集中驅(qū)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)均布的重量(kN／m)集中的重量（kN）一套機(jī)構(gòu)重量（kN）重心作用位置（m）50.6~0.6574.51.5100.65~0.77.54.51.515，15/30.7~0.758.551.520/50.8~0.851051.530/50.9~11281.550/101.2~1.52081.5當(dāng)起重機(jī)在不平軌道上運(yùn)行時(shí)，橋架會(huì)發(fā)生沖擊振動(dòng)，因而引起了固定載（集中的和均布的）作用于橋架結(jié)構(gòu)上的動(dòng)力加載作用。故在計(jì)算固定載荷時(shí)，要考慮一個(gè)沖擊系數(shù)φ4。3.2.2移動(dòng)載荷對(duì)箱形主梁的受載而言，移動(dòng)載荷就是由起重小車的自重和額定起重量引起的小車輪壓[17]。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)在上升起動(dòng)或下降制動(dòng)時(shí)，還將產(chǎn)生與起重量作用方向相同的垂直慣性力。故在確定作用在主梁上每個(gè)車輪的計(jì)算輪壓P時(shí)，需要引用一個(gè)動(dòng)力系數(shù)φ2來考慮這個(gè)慣性力及其造成的動(dòng)力加載作用。因此，P=Pxc+φ2Px（3.3）式中Pxc—由于小車自重部分引起的輪壓；Px—由于額定起重量引起的輪壓。若橋架和起重小車同時(shí)設(shè)計(jì)，小車的尺寸和重量尚未確定，因此Pxc和Px還不能準(zhǔn)確計(jì)算。這時(shí)作用在主梁上的小車輪壓可利用表3.2所列現(xiàn)有產(chǎn)品的數(shù)值作近似計(jì)算。在確定計(jì)算輪壓P時(shí)也應(yīng)將表中數(shù)值乘以動(dòng)力系數(shù)φ2。如果缺乏現(xiàn)有數(shù)據(jù)，橋式起重機(jī)的小車自重Gxc也可以按下列經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式粗略估算：吊鉤式：Gxc=0.35Q電磁盤式：Gxc=0.45Q抓斗式：Gxc=Q同時(shí)，作用在主梁上的每個(gè)輪壓的計(jì)算值可以用平均輪壓來計(jì)算，對(duì)于四個(gè)車輪的其中小車而言，即（3.4）表3.5吊鉤、電磁盤和抓斗起重小車的輪壓值吊具型式項(xiàng)目主起重量（t）輪壓（N）輪距（mm）圖示吊鉤式510152030502100037000560007300011000017500018000360005700067000107000170000110014002400240027003850電磁盤式51015203021000400005500086000122000180003900054000850009200011001500170029503150抓斗式5101520260005400089000107000250004400072000920002300290035004000注：和沒有考慮動(dòng)力系數(shù)φ2的作用。3.2.3水平慣性載荷大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)引起的水平方向慣性載荷，垂直作用在主梁上。如圖4.2所示，其中Pg為滿載其中小車部分的質(zhì)量引起的水平慣性載荷，以集中力的方式在跨度中間通過小車輪與軌道側(cè)向接觸而傳給主梁；qg為橋架部分的質(zhì)量引起的水平慣性載荷，并且以均布載荷方式作用在主梁上。圖3.2水平慣性載荷的作用簡(jiǎn)圖為了簡(jiǎn)化計(jì)算，如果大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)車輪為全部車輪的半數(shù)，水平慣性載荷也可取為各個(gè)垂直載荷（即滿載起重小車的輪壓集中載荷和橋架主梁的自重均布載荷）的1／10，作用位置如圖3.2所示。當(dāng)滿載小車制動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生沿主梁軌道方向的水平慣性載荷。若假定半數(shù)車輪為主動(dòng)輪，則作用在一根主梁上的水平慣性載荷Pxg可按下式計(jì)算：（3.5）式中P1－作用在一根主梁上的小車主動(dòng)輪輪壓之和。3.2.4大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)歪斜啃軌時(shí)的側(cè)向載荷圖4.3為大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)歪斜啃軌時(shí)的側(cè)向載荷S的作用簡(jiǎn)圖，它以一力偶形式作用在一側(cè)端梁的兩個(gè)車輪上；或作用在整個(gè)橋架的對(duì)角線位置的兩個(gè)車輪上。如圖4.3所示。圖3.3大車運(yùn)行歪斜的側(cè)向載荷作用簡(jiǎn)圖3.2.5載荷組合上述各種橋架結(jié)構(gòu)的載荷并不都是同時(shí)出現(xiàn)的，因此，對(duì)于不同的計(jì)算情況應(yīng)取用不同的載荷作相應(yīng)的組合來進(jìn)行橋架結(jié)構(gòu)的計(jì)算。表3.6中列出了計(jì)算橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)的主梁和端梁的載荷組合情況。表中第I種載荷組合情況用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度；而第Ⅱ種載荷組合情況用于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算。表3.6橋式起重機(jī)主梁和端梁的載荷組合構(gòu)件載荷情況載荷種類主梁端梁ⅠⅡⅠⅡaⅡb在大車不動(dòng)，小車在規(guī)定位置起升或升降載荷大車平穩(wěn)制動(dòng)，小車在跨中，滿載下降制動(dòng)大車不動(dòng)，小車在規(guī)定位置起升或下降載荷大車不動(dòng)，小車滿載在極限位置下降制動(dòng)，同時(shí)小車運(yùn)行制動(dòng)小車在跨極端極限位置滿載下降制動(dòng)，大車平穩(wěn)制動(dòng)橋架自重Gqφ4GqGqGqφ4Gq小車自重GxcGxcGxcGxcGxc起升載荷φ2ⅠQⅠφ2ⅡQφ2ⅠQφ2ⅡQφ2ⅡQ大車起、制動(dòng)時(shí)的慣性載荷-Pg；qg---小車起、制動(dòng)時(shí)的慣性載荷---Pxg-大車運(yùn)行歪斜時(shí)的側(cè)向載荷----S4.箱形結(jié)構(gòu)主梁的計(jì)算在箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)的主梁截面尺寸初步確定之后，便可以按照表3.6中第Ⅱ種載荷組合情況對(duì)主梁進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算內(nèi)容主要包括：在橋架跨度中部危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力和在主梁端部支承處截面上的剪應(yīng)力。4.1主梁垂直方向彎矩和剪力的計(jì)算分析主梁在上述各種外載荷組合作用下引起的內(nèi)力（彎矩和剪力）時(shí)，必須注意到下面這一情況：從結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法可知，對(duì)其中的移動(dòng)載荷部分（即考慮動(dòng)力系數(shù)φ2的計(jì)算輪壓），應(yīng)該以該載荷的最不利位置來分別確定其造成的主梁彎矩和剪力最大值，作為主梁強(qiáng)度驗(yàn)算的依據(jù)。而其余的外載荷均屬于固定載荷（考慮沖擊系數(shù)φ4值），按照材料力學(xué)的方法便可以確定其相應(yīng)截面上的彎矩和剪力。下面按照大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的兩種方式分別進(jìn)行討論。1）當(dāng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)為集中驅(qū)動(dòng)時(shí)（圖4.1a）由固定載荷引起的支反力為：式中q—主梁上的均布載荷計(jì)算值，（N/cm）；—梁自重引起的主梁均布載荷（N/cm）,由圖3.1和公式2.4計(jì)算確定?！\(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸系統(tǒng)重量引起的主梁均布載荷（N/cm），見表3.4；—運(yùn)行機(jī)構(gòu)位于跨中的驅(qū)動(dòng)部件（電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器）重量引起的主梁集中載荷（N），見表3.4?！緳C(jī)操縱室的重量和作用位置。主梁距左支座x處由固定載荷引起的彎矩為：（N·cm）由移動(dòng)載荷小車輪壓的計(jì)算值P1和P2（考慮動(dòng)力系數(shù)φ2）引起的支反力：由移動(dòng)載荷引x截面的彎矩為：（N·cm）由移動(dòng)載荷和固定載荷共同引起距左支座距離x處截面的彎矩（4.1）將公式（5.1）的彎矩對(duì)x求一次導(dǎo)數(shù)，并使之為零，即可得（4.2）將所得x值代入公式（5.1）后，求得主梁的最大彎矩為：（4.3）當(dāng)小車的一個(gè)車輪輪壓P1作用在左支座A處時(shí)，主梁截面上的最大剪力為：(4.4)2)當(dāng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)為分別驅(qū)動(dòng)時(shí)（圖5.1b）與公式（5.3）同理可得主梁的最大彎矩為：（4.5）式中—一套運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量及作用位置。當(dāng)小車的一個(gè)車輪輪壓P1作用在左支座A處時(shí)，主梁截面上的最大剪力為：(4.6)圖4.1主梁垂直方向載荷計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2主梁水平方向的彎矩計(jì)算主梁水平方向的彎矩是由于大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的突然起動(dòng)或制動(dòng)產(chǎn)生的水平慣性載荷所引起的。作用在橋架主梁上的水平慣性載荷，如前所述，由兩部分組成：滿載起重小車重量引起的集中慣性載荷Pg；橋架自重引起的均布慣性載荷qg。為計(jì)算方便，這兩部分水平慣性載荷均按照它們的垂直重量的1/10來計(jì)算。并且把小車部分慣性載荷由兩個(gè)車輪傳給主梁的實(shí)際受載情況簡(jiǎn)化合并為一個(gè)集中載荷Pg作用在主梁的跨中。在確定主梁水平方向的彎矩時(shí)，可以認(rèn)為橋架平面是一個(gè)6次超靜定剛架結(jié)構(gòu)（圖4.2）。主梁端部的支承彎矩可根據(jù)其主端梁連接處的轉(zhuǎn)角變形相同的條件得到下式：（4.7）式中—在主梁端部連接處主梁和端梁截面對(duì)各自垂直重心y—y的慣性矩（cm4）—主梁端部絕對(duì)剛接的固端彎矩，可按下式計(jì)算：因此，當(dāng)橋架急劇起、制動(dòng)時(shí)，主梁跨中的最大水平彎矩可按下式計(jì)算：（4.8）由公式（5.7）和（5.8）計(jì)算求得的是精確值，但計(jì)算較繁復(fù)，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，主梁跨中最大水平彎矩可按下面的簡(jiǎn)化公式來計(jì)算，當(dāng)正常起、制動(dòng)時(shí)：（4.9）式中—主梁在垂直載荷作用下的跨中最大彎矩，但不計(jì)算沖擊系數(shù)φ4和動(dòng)力系數(shù)φ2；—大車起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的平均加速度；g—重力加速度；0.8—考慮主梁端部在水平面內(nèi)的嵌固影響的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，它與主、端梁的長(zhǎng)度和截面慣性矩等有關(guān)。在工作條件十分繁重的起重機(jī)中，大車經(jīng)常急劇地起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，用公式（4.9）計(jì)算的最大水平彎矩還應(yīng)乘以一個(gè)增大系數(shù)1.5。圖4.2主梁水平方向彎矩的計(jì)算見圖4.3主梁的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于各種工作類型的橋架結(jié)構(gòu)主梁均應(yīng)按照表3.6規(guī)定的第Ⅱ種載荷組合情況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.3.1彎曲正應(yīng)力的計(jì)算由于垂直方向最大彎矩作用，在主梁跨中截面引起的正應(yīng)力為：由于水平方向最大彎矩作用，在主梁跨中截面引起的正應(yīng)力為：由于垂直和水平方向最大彎矩同時(shí)作用，在主梁跨中截面的蓋板中引起的最大正應(yīng)力為：（4.10）式中Wx—主梁跨中截面對(duì)水平重心軸線x-x的最小截面模數(shù)（cm3），對(duì)于雙向?qū)ΨQ的截面（即對(duì)垂直和水平軸線均對(duì)稱），其近似值可用下式計(jì)算：Wy—主梁跨中截面對(duì)垂直重心軸線y-y的最小截面模數(shù)（cm3），對(duì)于雙向?qū)ΨQ的截面，其近似值可用下式計(jì)算：對(duì)于非雙向?qū)ΨQ的截面（常用僅對(duì)稱y-y軸的截面），絕不能用近似計(jì)算式求Wx和Wy，必須先求出截面慣性矩Ix和Iy后，再計(jì)算Wx和Wy值。4.3.2主梁跨端截面最大剪應(yīng)力的計(jì)算主梁跨端在最大剪應(yīng)力作用下引起的腹板中最大剪應(yīng)力為：（4.11）式中Ix0—主梁端部支承截面對(duì)水平重心軸線x-x的慣性矩（cm4）；S—主梁端部支承截面半面積對(duì)水平重心軸線x-x的靜矩（cm3）；δ—主梁一塊腹板的厚度（cm）。4.3.3主梁截面合成應(yīng)力的計(jì)算在主梁同時(shí)受有彎矩和剪力作用的任意截面中，由彎曲正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ產(chǎn)生的合成應(yīng)力可按下式計(jì)算：（4.12）4.3.4主梁的剛度計(jì)算橋架結(jié)構(gòu)主梁的剛度計(jì)算包括靜剛度和動(dòng)剛度兩部分，動(dòng)剛度部分在這部分設(shè)計(jì)中可以不考慮。靜剛度主梁的靜剛度要求是用主梁在小車輪壓作用下產(chǎn)生的垂直和水平方向的最大撓度不超過規(guī)定的許用值來表示的，即垂直下?lián)隙龋核綋隙群?jiǎn)支梁的垂直下?lián)隙萬的較精確計(jì)算可按下式進(jìn)行：（4.13）式中,其余符號(hào)同前。垂直下?lián)隙纫部捎孟率阶鹘朴?jì)算：（4.14）電動(dòng)橋式起重機(jī)的主梁垂直下?lián)隙仍S用值按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定取為：對(duì)于A7和A8級(jí)工作類型的起重機(jī)應(yīng)取較小值，對(duì)于一般用途的A6和A5級(jí)工作類型的起重機(jī)可取較大值。必須指出，在冶金生產(chǎn)中引進(jìn)的一些國(guó)外橋式起重機(jī)中，橋架的實(shí)際下?lián)隙冗h(yuǎn)比上面規(guī)定的許用值小得多，說明這些起重機(jī)的剛度非常好，能適應(yīng)冶金生產(chǎn)繁重的工作任務(wù)。主梁的水平最大撓度的計(jì)算可按下式進(jìn)行：（4.15）為簡(jiǎn)化計(jì)算起見，可以略去公式（5.15）中右邊第三項(xiàng)（這時(shí)將主梁視作簡(jiǎn)支梁）。主梁水平撓度的許用值規(guī)定為：（4.16）5.箱形結(jié)構(gòu)端梁的計(jì)算5.1端梁的載荷及其組合箱形結(jié)構(gòu)端梁的實(shí)際受載情況比較復(fù)雜，在計(jì)算時(shí)通常不考慮端梁自重的作用，而只考慮以主梁最大支反力表示的垂直載荷和以小車運(yùn)行起、制動(dòng)時(shí)引起的慣性載荷，或大車運(yùn)行歪斜引起的車輪側(cè)向載荷表示的水平載荷。由于兩種水平載荷并不一定同時(shí)出現(xiàn)，因此端梁的載荷組合情況可以按照表3.6進(jìn)行計(jì)算。圖5.1端梁的計(jì)算載荷為計(jì)算簡(jiǎn)化起見，假設(shè)作用在端梁上的兩根主梁（傳動(dòng)側(cè)和導(dǎo)電側(cè)）的支反力相等（圖5.1），并可以利用公式（4.4）或（4.6）計(jì)算的。當(dāng)滿載小車起、制動(dòng)時(shí)，小車輪作用于端梁上的水平慣性載荷Pxg可用公式（3.5）計(jì)算（圖5.1c）。如考慮側(cè)向載荷S作為載荷組合情況，則S可以公式來計(jì)算，并且以一對(duì)力偶方式作用在端梁的兩個(gè)車輪上，如圖5.1d所示。5.2端梁的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于所有工作類型的橋架端梁均應(yīng)按照表3.6所列的載荷組合情況Ⅱa或Ⅱb進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。5.2.1端梁在支承主梁處截面的應(yīng)力計(jì)算在支承主梁處（圖5.1中Ⅰ—Ⅰ截面），端梁在垂直平面內(nèi)的最大彎矩為（圖5.1b）：（5.1）式中RA為端梁的支反力，按下式計(jì)算（設(shè)RA＞RB）：(5.2)式中Lxc—小車軌距；K—大車輪距。由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)歪斜引起的車輪側(cè)向載荷S作用，在端梁支承主梁的截面Ⅰ—Ⅰ處產(chǎn)生的水平最大彎矩（圖5.1d）：（5.3）由于小車起、制動(dòng)慣性載荷Pxg的作用，在端梁支承主梁的截面Ⅰ—Ⅰ處產(chǎn)生的水平最大彎矩為（圖5.1c）為：（5.4）因此按照表4.6的端梁載荷組合情況Ⅱa，在截面Ⅰ—Ⅰ中產(chǎn)生的最大正應(yīng)力：（5.5）同理按照表3.6的端梁載荷組合情況Ⅱb，在截面Ⅰ—Ⅰ中產(chǎn)生的最大正應(yīng)力應(yīng)滿足：（5.6）式中—端梁截面Ⅰ—Ⅰ對(duì)水平和垂直重心軸線的最小抗彎截面模數(shù)。為了保證端梁具有較大的剛性并考慮到端梁的受載復(fù)雜，可將端梁的材料許用應(yīng)力比主梁的取得低一些，因此得：（5.7）5.2.2端梁在支承車輪處的應(yīng)力計(jì)算作用在端梁支承車輪處附近的截面Ⅱ—Ⅱ的彎矩等于Ra·d，故彎曲應(yīng)力為：（5.8）車輪支承處及截面Ⅱ—Ⅱ的剪應(yīng)力為：（5.9）式中—分別為端梁支承截面Ⅱ—Ⅱ?qū)λ街匦妮S線x-x的慣性矩和截面模數(shù)；—端梁支承截面Ⅱ—Ⅱx軸以上部分面積對(duì)x軸的靜矩；n—截面Ⅱ—Ⅱ中腹板的數(shù)目，n取2或4；δ—腹板的厚度；[τd]Ⅱ—許用剪應(yīng)力，[τd]Ⅱ=（0.8～0.85）[τ]Ⅱ。在截面Ⅱ—Ⅱ中合成應(yīng)力應(yīng)滿足：（5.10）6.橋架結(jié)構(gòu)的主要焊縫計(jì)算箱形橋架結(jié)構(gòu)的主梁和端梁都是由鋼板構(gòu)件焊接的組合箱形梁，除構(gòu)件的拼接用對(duì)接焊縫外，構(gòu)件之間連接焊縫大多數(shù)是貼角焊縫。下面分別列出一些重要焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式，以便設(shè)計(jì)時(shí)加以校核。6.1端梁車輪支承處的翼緣焊縫上蓋板與腹板連接的翼緣焊縫的剪切應(yīng)力：（6.1）下蓋板與腹板連接的翼緣焊縫的剪切應(yīng)力為：（6.2）式中—端梁車輪支承截面對(duì)水平重心軸線x-x的慣性矩；—上蓋板面積對(duì)截面水平重心軸線x-x的靜矩，；—下蓋板面積對(duì)截面水平重心軸線x-x的靜矩，；—分別為上下翼緣焊縫的數(shù)目；hf—焊縫的焊肉厚度；[τ]—焊縫的許用應(yīng)力。6.2主梁和端梁的連接焊縫主梁和端梁較常用的連接方式圖7.1所示，這時(shí)主梁與端梁腹板接連焊縫的剪切應(yīng)力應(yīng)滿足：（6.3）式中—主梁在垂直載荷作用下的最大支反力；n3—連接焊縫的數(shù)目，如圖6.1所示n3=2；h0—連接處計(jì)算高度，h0=0.95h，h為腹板高度。圖6.1主梁和端梁的連接焊縫1-主梁；2-端梁；3-連接板6.3主梁蓋板焊縫的剪切應(yīng)力主梁在支承處所受剪力所達(dá)到最大值（即等于主梁的最大支反力）時(shí)，由于施工工藝條件的限制，上下蓋板與腹板都是用單面貼面焊縫進(jìn)行焊接，因此連接焊縫的剪切應(yīng)力應(yīng)滿足：（6.4）式中Ix0—主梁在端梁支承處截面對(duì)水平重心軸線x-x慣性矩；S—主梁上蓋板面積對(duì)截面水平重心軸線x-x的靜矩；hf—焊縫的焊肉高度，取hf=0.5～0.6cm。7.橋架具體計(jì)算設(shè)計(jì)

7.1主要尺寸的確定7.1.1大車車距

取7.1.2主梁高度7.1.3端梁高度取7.1.4橋架端部梯形高度取7.1.5主梁腹板高度根據(jù)主梁的計(jì)算高度，最后選定腹板高度7.1.6確定主梁截面尺寸主梁的中間截面各構(gòu)件板厚根據(jù)（1）表2.1推薦確定如下：腹板厚；上下蓋板厚。主梁兩腹板內(nèi)壁間距，根據(jù)下面的關(guān)系式：因此取蓋板寬度：取主梁的實(shí)際高度：

同理，主梁支撐面的腹板高度取，這時(shí)支撐截面的實(shí)際高度，主梁的中間截面和支撐截面的尺寸簡(jiǎn)圖分別如圖7.1和圖7.2所示：圖7.1主梁中間截面的尺寸簡(jiǎn)圖圖7.2主梁支撐截面的尺寸簡(jiǎn)圖7.1.7加勁板的布置尺寸為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，需要設(shè)置一些家勁構(gòu)件（參見圖2.1），主梁端部大加勁板的間距：，取主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距：主梁中部（矩形部分）大加勁板的間距：取主梁中部小加勁板的間距：若小車鋼軌采用輕軌，其對(duì)水平重心軸線的最小抗彎截面模樹，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件求得加勁板間距（此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)即加勁板所在位置，使一個(gè)車輪輪壓作用在兩加勁板間距的中央）：

式中 P——小車的輪壓，取平均值，并設(shè)小車自重為；

——?jiǎng)恿ο禂?shù)，由（1）圖2-2曲線查得；

——鋼軌的許用應(yīng)力，因此，根據(jù)布置方便，取由于腹板的高度比，所以需設(shè)置水平加勁板，以保證腹板的穩(wěn)定性。采用角鋼作水平加勁板。7.2主梁的計(jì)算7.2.1計(jì)算載荷的確定查圖3.1曲線得半個(gè)橋架（不包括端梁）的自重，則主梁由于橋架引起的均布載荷：查（1）表3.4得主梁由于集中驅(qū)動(dòng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)傳動(dòng)軸系引起的均布載荷：，取由（1）表3.4查得運(yùn)行機(jī)構(gòu)中央驅(qū)動(dòng)部件重量引起的集中載荷為：.主梁的總均布載荷：主梁的總計(jì)算均布載荷：式中——沖擊系數(shù)作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車軌的輪壓值可根據(jù)表3.5中所列數(shù)據(jù)選用：，考慮動(dòng)力系數(shù)的小車車輪的計(jì)算輪壓值為：式中 ——?jiǎng)恿ο禂?shù)，由（1）圖2-2中曲線查得。7.2.2主梁垂直最大彎矩

由公式4.3計(jì)算主梁垂直最大彎矩：設(shè)敞開式司機(jī)操縱室的重量為，其重心距支點(diǎn)的距離為。7.2.3主梁水平最大彎矩

式中 g——重力加速度， ——大車啟動(dòng)、制動(dòng)加速度平均值，則——不計(jì)及沖擊系數(shù)和動(dòng)載系數(shù)時(shí)主梁垂直最大彎矩，由下式計(jì)算得：

因此得主梁水平最大彎矩：取7.2.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力根據(jù)公式4.10計(jì)算得：式中 ——主梁中間截面對(duì)水平重心軸線的抗彎截面模數(shù)，其近似值： ——主梁中間截面對(duì)水平重心軸線的抗彎截面模數(shù)，其近似值：

因此可得由表3.1查得Q235鋼的許用應(yīng)力為:

故主梁支撐截面的最大剪應(yīng)力根據(jù)公式4.11計(jì)算：

式中 ——主梁支撐截面所受的最大剪力，由公式4.4計(jì)算：——主梁支撐截面對(duì)水平重心軸線的慣性距，其近似值為：S——主梁支撐截面半面積對(duì)水平重心軸線的靜距：因此可得由表3.1查得Q235鋼的許用剪應(yīng)力為由上面的計(jì)算可知，強(qiáng)度足夠。主梁的垂直剛度驗(yàn)算主梁在滿載小車的作用下，在跨中所產(chǎn)