吊車梁設計PPT課件

1、格構柱格構柱吊車梁吊車梁 主要承受吊車豎向及水平荷載，并將這些荷載傳到橫向框架和縱向框架上。 何為吊車梁？何為吊車梁？第1頁/共54頁 按支撐情況分按支撐情況分簡支梁應用最廣。連續(xù)梁經(jīng)濟，受柱的不均勻沉降影響明顯，很少使用。吊車梁的類型吊車梁的類型第2頁/共54頁 按結構體系分按結構體系分實腹式焊接組合梁應用較廣型鋼梁適用于跨度6m，起重量10t的情況。下?lián)问接娩摿可?，制造費工。適用于跨度6m，起重量 5t桁架式用鋼量少，制造費工。適用于跨度18m，起重量 75t桁架第3頁/共54頁2.7.1 2.7.1 吊車梁系統(tǒng)的組成吊車梁系統(tǒng)的組成吊車梁系統(tǒng)：吊車梁系統(tǒng)：吊車梁吊車梁（吊車桁架）（吊車桁

2、架）制動結構制動結構制動梁制動梁制動桁架制動桁架吊車梁吊車梁制動梁制動梁加勁肋加勁肋吊吊車車梁梁制動桁架制動桁架水平支撐水平支撐輔輔助助桁桁架架垂直支撐垂直支撐第4頁/共54頁制動結構的作用：制動結構的作用：承受橫向水平力承受橫向水平力側向支承上翼緣，保證吊車梁的整體穩(wěn)定側向支承上翼緣，保證吊車梁的整體穩(wěn)定制動梁可兼作檢修平臺制動梁可兼作檢修平臺第5頁/共54頁第6頁/共54頁制動桁架制動桁架吊車梁吊車梁第7頁/共54頁正在建設的門式剛架工程實例正在建設的門式剛架工程實例山墻抗風柱山墻抗風柱吊車梁吊車梁天窗架天窗架第8頁/共54頁第9頁/共54頁l 單軸對稱工字形截面單軸對稱工字形截面( (加

3、強上翼緣）加強上翼緣）Q 30t，L 6m，A1 A5級級適用范圍：第10頁/共54頁l 帶制動梁的吊車梁帶制動梁的吊車梁橫向水平荷載橫向水平荷載吊車梁吊車梁制動梁制動梁受力情況：適用范圍：制動梁吊車梁上翼緣吊車梁上翼緣制動板制動板槽鋼槽鋼豎向荷載豎向荷載制動梁寬度：制動梁寬度： 1200mm第11頁/共54頁l 帶制動桁架的吊車梁帶制動桁架的吊車梁豎向荷載豎向荷載橫向水平荷載橫向水平荷載吊車梁吊車梁制動桁架制動桁架l 當當L12m(A6A8)L18m(A1A5)對邊列柱增設對邊列柱增設輔助桁架輔助桁架、水平支撐水平支撐和和垂直支撐垂直支撐。受力情況：適用范圍：制動桁架吊車梁上翼緣吊車梁上翼緣

4、角鋼腹桿角鋼腹桿雙角鋼雙角鋼制動寬度：制動寬度：1200mm第12頁/共54頁第13頁/共54頁第14頁/共54頁3.4.3 3.4.3 吊車梁的荷載計算和內力分析吊車梁的荷載計算和內力分析豎向荷載豎向荷載FFFTL TLTT橫向水平荷載（剎車力及卡軌力）橫向水平荷載（剎車力及卡軌力）: : T縱向水平荷載（剎車力）縱向水平荷載（剎車力）TL傳遞給柱間支撐，不影響吊車梁傳遞給柱間支撐，不影響吊車梁FFTL第15頁/共54頁1 1、吊車梁的荷載、吊車梁的荷載)12. 3(max,1k kQ QP PP P 式中：式中：1 動力系數(shù)， 對懸掛吊車及A1A5的軟鉤吊車，取1.05， 對A6A8的軟鉤

5、吊車 硬鉤吊車 其他特種吊車； Q Q可變荷載分項系數(shù)，一般取1.4； Pk k，maxmax吊車每個車輪的最大輪壓，查吊車資料1 1）吊車豎向荷載，設計值）吊車豎向荷載，設計值取1.1第16頁/共54頁2 2）吊車橫向水平荷載）吊車橫向水平荷載小車小車沿橋架移動時因剎車引起的沿橋架移動時因剎車引起的制動力制動力：式中：式中： 系數(shù)； Q Q可變荷載分項系數(shù)，一般取可變荷載分項系數(shù)，一般取1.4； 當當Q10t時，時， =0.12;當當Q1550t時，時， =0.1;當當Q75t時，時， =0.08;軟鉤吊車軟鉤吊車硬鉤吊車硬鉤吊車 =0.2 橫向水平荷橫向水平荷載考慮兩個方載考慮兩個方向的剎

6、車情況。向的剎車情況。)13.3(/)(1n nQ QQ QT TQ Q Q吊車額定起重量吊車額定起重量； Q1小車重量小車重量； n橋式橋式吊車吊車的的總輪數(shù)總輪數(shù)；第17頁/共54頁 對于對于A6A8A6A8級級吊車，應考慮由吊車擺動引起的吊車，應考慮由吊車擺動引起的橫向水平力，橫向水平力，不與小車沿橋架移動時因剎車引起的不與小車沿橋架移動時因剎車引起的制動力同時考慮制動力同時考慮。2系數(shù)，系數(shù)， 軟鉤吊車軟鉤吊車 0.10.1 抓斗吊車抓斗吊車 0.150.15 硬鉤吊車硬鉤吊車 0.20.2注意：注意：)14. 3(PH,maxkQ2 第18頁/共54頁3 3）吊車縱向水平荷載）吊車縱

7、向水平荷載吊車橋架吊車橋架沿吊車梁運行時因制動引起的沿吊車梁運行時因制動引起的制動力制動力：式中式中: Q 可變荷載分項系數(shù)，一般取1.41.4； Tk1 吊車每個制動輪的縱向水平制動力，取0.1Pk,max,maxkQ1kQLP1.0TT 4 4）其他荷載）其他荷載l自重：自重：吊車梁和制動結構、支撐等重量，可通過乘系數(shù)吊車梁和制動結構、支撐等重量，可通過乘系數(shù) 來考慮表來考慮表3.93.9。 第19頁/共54頁 豎向荷載全部由吊車梁主體承受豎向荷載全部由吊車梁主體承受 橫向水平荷載由制動梁、制動桁架承受（含吊車梁上翼緣）橫向水平荷載由制動梁、制動桁架承受（含吊車梁上翼緣） 縱向水平荷載由吊

8、車梁與柱的連接及柱間支撐承受，梁偏壓不計?？v向水平荷載由吊車梁與柱的連接及柱間支撐承受，梁偏壓不計。吊車梁截面部件受力：吊車梁截面部件受力：第20頁/共54頁計算項目計算項目計算力計算力吊車臺數(shù)組合吊車臺數(shù)組合輕、中級吊車輕、中級吊車重級吊車重級吊車吊車梁及制動結吊車梁及制動結構的強度和穩(wěn)定構的強度和穩(wěn)定按實際情況，按實際情況，不多于兩臺不多于兩臺輪壓處腹板局部輪壓處腹板局部壓應力、腹板局壓應力、腹板局部穩(wěn)定部穩(wěn)定不多于兩臺不多于兩臺吊車梁和制動結吊車梁和制動結構的疲勞強度構的疲勞強度一臺最大吊車一臺最大吊車吊車梁的豎向撓吊車梁的豎向撓度度一臺最大吊車一臺最大吊車計算力及吊車臺總數(shù)組合表計算力

9、及吊車臺總數(shù)組合表取大者取大者,maxk kP PF F max,1k kQ QP PF F max,1k kQ QP PF F n nQ QQ QT T/ )(4 . 11 ,maxkQ2PH max,1k kQ QP PF F ,maxk kP PF F ,maxk kP PF F max,1k kQ QP PF F n nQ QQ QT T/ )(4 . 11 n nQ QQ QT T/ )(1 第21頁/共54頁計算項目計算項目計算力計算力吊車臺數(shù)組合吊車臺數(shù)組合輕、中級吊車輕、中級吊車重級吊車重級吊車制動結構的水平制動結構的水平撓度撓度一臺最大吊車一臺最大吊車梁上翼緣、制動梁上翼緣、

10、制動結構與柱的連接結構與柱的連接按實際情況，按實際情況，不多于兩臺不多于兩臺柱間支撐處吊車柱間支撐處吊車下翼緣與柱的連下翼緣與柱的連接接 按實際情況，按實際情況，不多于兩臺不多于兩臺計算力及吊車臺總數(shù)組合表計算力及吊車臺總數(shù)組合表取大者取大者,maxkQ2FH ,maxkQLF1 .0T ,maxkQLF1 .0T n nQ QQ QT T/ )(1 n/ )gQ(4 . 1TH n nQ QQ QT T/ )(4 . 11 第22頁/共54頁2.7.3 2.7.3 吊車梁的內力計算吊車梁的內力計算吊車荷載為吊車荷載為移動荷載移動荷載確定確定最不利輪壓位置最不利輪壓位置計算計算最大內力最大內力

11、采用影響線法 根據(jù)影響線法，計算彎矩時的吊車的最不利輪距布置為：輪子的排列位置應使所有梁上輪壓的合力作用線與最近一個輪子間的距離被梁中心線平分，且此輪壓所在位置即為為最大豎向彎矩的截面位置。 第23頁/共54頁計算彎矩時的計算簡圖計算彎矩時的計算簡圖計算剪力時的計算簡圖計算剪力時的計算簡圖6123aaa 412aa 第24頁/共54頁確定絕對最大彎矩:2l2lP1 P2 Pk R Pnxal-x-aABC2021-10-280()MRRlxalB BA A 由 ( )()PM xR xMRlxa xMlK KA AK KK K 左左作用點的彎矩為 ( )()d d0 0d dd d2020d

12、dMM xxMRlxaxl當為極大時 ,22 = = lax lxax得 輪子的排列位置應使所有梁上輪壓的合力作用線與最近一個輪子間的距離被梁中心線平分，且此輪壓所在位置即為為最大豎向彎矩的截面位置。 第25頁/共54頁注意：注意：u附加軸力的計算：附加軸力的計算：用桁架內力分析方法計算用桁架內力分析方法計算u制動桁架節(jié)間局部彎矩按以下近似公式：制動桁架節(jié)間局部彎矩按以下近似公式： 4dTMH1y輕中級工作制吊車：輕中級工作制吊車： 重級工作制吊車：重級工作制吊車： 當?shù)踯嚵翰捎卯數(shù)踯嚵翰捎弥苿予旒苤苿予旒軙r，需要計算時，需要計算附加軸力附加軸力和和局部彎矩局部彎矩。1maxbMNy aTHd

13、3dTMH1y第26頁/共54頁3.4.5 3.4.5 焊接實腹式吊車梁的截面選擇焊接實腹式吊車梁的截面選擇 焊接吊車梁焊接吊車梁的截面設計方法同普通焊接梁，考慮的截面設計方法同普通焊接梁，考慮強度強度、剛度剛度、整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定和和局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定各個方面滿足要求。各個方面滿足要求。確定吊車梁的高度確定吊車梁的高度mm300W7h3xe .minlvl10f56oh6 建筑高度建筑高度確定腹板厚度確定腹板厚度0wh5.31twvwhfVt/2.1max )612.1(22maxwwwfthfhMbtA 確定翼緣板尺寸確定翼緣板尺寸hb)5/13/1( yfttb235151 第27頁/共54

14、頁 強度驗算強度驗算 整體穩(wěn)定驗算整體穩(wěn)定驗算 剛度驗算剛度驗算 疲勞驗算疲勞驗算截面驗算截面驗算第28頁/共54頁1 1、強度驗算、強度驗算MyAMyN1xyxyxxyy15twMyxxy1y1TMxMxMxb1dA1)1)正應力正應力第29頁/共54頁l加強上翼緣吊車梁加強上翼緣吊車梁受壓區(qū)：受壓區(qū)： A A點最不利點最不利fWMWMnyy1nxx 受拉區(qū)：受拉區(qū)：fWM2nxx W Wnyny吊車梁上翼緣截面對吊車梁上翼緣截面對 y y軸的凈截面抵抗矩。軸的凈截面抵抗矩。第30頁/共54頁A A點最不利點最不利fWMWM1nyy1nxx W Wny1ny1制動梁截面對其制動梁截面對其形心

15、軸形心軸y y1 1的凈截面抵抗矩。的凈截面抵抗矩。l帶制動梁的吊車梁帶制動梁的吊車梁第31頁/共54頁l帶制動桁架的吊車梁帶制動桁架的吊車梁fANWMWMn1nyynxx A A點最不利點最不利A An n吊車梁上翼緣及腹板吊車梁上翼緣及腹板15t15tw w的凈截面面積之和。的凈截面面積之和。第32頁/共54頁制動結制動結構形式構形式正應力正應力剪應力剪應力腹板計算高腹板計算高度邊緣的局度邊緣的局部壓應力部壓應力c腹板計算高度邊緣的折算腹板計算高度邊緣的折算應力應力上翼緣處上翼緣處下翼緣處下翼緣處無制動結構一般截面突緣支座處截面重級吊車梁其他吊車梁輪壓影響范圍內輪壓影響范圍外制動梁制動桁架

16、fWMnxx 2vwxwmaxftISV vwwfthV 21.ftlF35.1wz ftlFwz fcc12223 f1223 fWMWMnyy1nxxfWMWM1nyynxxfANWMWMn1nyynxx第33頁/共54頁fltFzwc F F 集中力集中力, ,對動力荷載應考慮動力系數(shù)；對動力荷載應考慮動力系數(shù)；集中荷載增大系數(shù)，重級工作制吊車集中荷載增大系數(shù)，重級工作制吊車1.351.35，其他，其他1.01.0； l lz z -集中荷載在腹板計算高度邊緣的假定分布長度：集中荷載在腹板計算高度邊緣的假定分布長度：twh0hyal lz=a+5hyaa1 1twhyhRhyl lz c

17、l lz=a+5hy+2 hRl lz=a+2.5hy+a1局部壓應力局部壓應力第34頁/共54頁2 2、穩(wěn)定驗算、穩(wěn)定驗算 設有制動結構的吊車梁，其側向彎曲剛度很大，整設有制動結構的吊車梁，其側向彎曲剛度很大，整體穩(wěn)定得到保證，體穩(wěn)定得到保證，不需驗算不需驗算。加強上翼緣的吊車梁，應加強上翼緣的吊車梁，應按下式驗算其整體穩(wěn)定。按下式驗算其整體穩(wěn)定。fWMWMyyxbx - -依梁在最大剛度平面內彎依梁在最大剛度平面內彎 曲所確定的整體穩(wěn)定系數(shù)曲所確定的整體穩(wěn)定系數(shù)GB50017-2017第35頁/共54頁局部穩(wěn)定性驗算局部穩(wěn)定性驗算yftb235151 根據(jù)腹板高厚比設置腹板加勁肋。根據(jù)腹板

18、高厚比設置腹板加勁肋。1 1支承加勁肋；支承加勁肋；2 2橫向加勁肋；橫向加勁肋；3 3縱向加勁肋；縱向加勁肋；4 4短短加勁肋加勁肋thw=h0twt1b1bb1b1bwt122444331 1）翼緣板）翼緣板2 2）腹板）腹板第36頁/共54頁 直接承受動力荷載的吊車梁及類似構件直接承受動力荷載的吊車梁及類似構件, ,或其他不考慮屈或其他不考慮屈曲后強度的組合梁，按以下原則布置腹板加勁肋：曲后強度的組合梁，按以下原則布置腹板加勁肋： 時，配置橫向加勁肋,計算其間距或腹板局部穩(wěn)定性。 yw/f/th235800 yw/f/th235800 0 c 0 c 時， 的梁， 宜按構造配置橫向加勁肋

19、； 的梁，可不配置加勁肋。 （受壓翼緣受到約束）時， yw/f/th2351700 yw/f/th2351500 （受壓翼緣扭轉未受到約束）時， 或者計算需要，應在彎矩較大區(qū)格 的受壓區(qū)配置縱向加勁肋，局部壓應力很大的梁必要時尚應在受壓區(qū)配置短加勁肋，并均應按規(guī)范計算加勁肋間距或計算腹板的局部穩(wěn)定性。第37頁/共54頁3 3、剛度驗算、剛度驗算 按效應最大的按效應最大的一臺吊車一臺吊車的的荷載標準值荷載標準值計算，且計算，且不乘動不乘動力系數(shù)力系數(shù)。吊車梁的豎向撓度：吊車梁的豎向撓度：式中：式中：v吊車梁的容許撓度吊車梁的容許撓度輕級橋式吊車：輕級橋式吊車：l/800中級橋式吊車：中級橋式吊車

20、：l/1000重級橋式吊車：重級橋式吊車：l/1200102vEIlMvxkx第38頁/共54頁 鋼結構設計規(guī)范鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）規(guī)定：對于工）規(guī)定：對于工作級別為作級別為A7A7、A8A8吊車的吊車的制動結構制動結構，計算其水平撓度，按效，計算其水平撓度，按效應最大的應最大的一臺吊車一臺吊車的的荷載標準值荷載標準值計算，且計算，且不乘動力系數(shù)不乘動力系數(shù)。22001012maxlEIlMuyky 注意：第39頁/共54頁4 4、疲勞驗算、疲勞驗算 構造上：構造上： 選用合適的鋼材標選用合適的鋼材標 號和沖擊號和沖擊 韌性要求。韌性要求。 構造細

21、部選用疲勞強度高的連接形構造細部選用疲勞強度高的連接形式。式。 例：例：對于對于A6A8A6A8級和起重量級和起重量Q50tQ50t的的A4A4，A5A5級吊車粱，其腹板與上翼級吊車粱，其腹板與上翼緣的連接應采用緣的連接應采用焊透的焊透的K K形焊縫形焊縫。第40頁/共54頁 A6A6A8A8級吊車梁和重、中級吊車桁架且循環(huán)次數(shù)級吊車梁和重、中級吊車桁架且循環(huán)次數(shù)5 510104 4次，應進行疲勞驗算，驗算部位：次，應進行疲勞驗算，驗算部位：1.1.受拉翼緣的連接焊縫處受拉翼緣的連接焊縫處12.2.受拉區(qū)加勁肋端部受拉區(qū)加勁肋端部23.3.受拉翼緣與支撐連接處受拉翼緣與支撐連接處 的主體金屬的

22、主體金屬34.4.連接的角焊縫連接的角焊縫4第41頁/共54頁 采用采用一臺一臺起重量最大吊車的起重量最大吊車的荷載標準值荷載標準值，不計動力系數(shù)，不計動力系數(shù)，按常幅疲勞問題計算。按常幅疲勞問題計算。 ff 欠載效應的等效系數(shù)欠載效應的等效系數(shù)對焊接部位為應力幅，對焊接部位為應力幅，=max-min 對非焊接部位折算應力幅，對非焊接部位折算應力幅，=max-0.7min 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n=2n=210106 6次時的容許應力幅。次時的容許應力幅。式中：式中：循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n為為2106次的容許應力幅次的容許應力幅（N/mm2 ）構件和連接類別構件和連接類別1234567817614411

23、810390786959 GB50017-2017GB50017-2017有有14個分類個分類第42頁/共54頁 【例題】一簡支吊車梁，跨度12m，鋼材Q345，承受兩臺起重量為5010t，級別A6的橋式吊車，吊車跨度31.5m，吊車最大輪壓標準值及輪距如圖，橫行小車自重Q為15.4t。吊車粱的截面初步尺寸如圖，為固定吊車軌，在梁上翼緣板上有兩螺栓孔，為了連接下翼緣水平支承，在下翼緣板的右側有一個螺栓孔，孔徑均d24M(M22)。試驗算此截面是否滿足要求。第43頁/共54頁解：解：1 1、荷載計算、荷載計算1)1)豎向荷載豎向荷載kNkNP Pk k491max 用于撓度計算用于撓度計算：k

24、kN Nn ng gQ QQ QT Tk k02.164/8 .9)4 .1550(1 .0/)( kNPTkk1 .494911 .01 .0max kNkNP PP Pk kQ Q14.7564911 . 14 . 1max,1 2)2)橫向水平荷載橫向水平荷載用于強度、穩(wěn)定性和連接計算用于強度、穩(wěn)定性和連接計算：k kN NP PT Tk k68.744911 .01.41 .01.4max 第44頁/共54頁2 2、內力計算、內力計算1)1)兩臺吊車荷載作用下的內力兩臺吊車荷載作用下的內力mkNMk 2 .2864)26585. 0933. 3(4916585. 63 .871max豎

25、向輪壓作用：豎向輪壓作用：kNVk8 .115112/ )1270.1045. 5(491max 橫向水平力作用：橫向水平力作用：用于承載能力極限狀態(tài)的計算：用于承載能力極限狀態(tài)的計算：mkNMky 4 .286491/1 .492 .2864kNHk2 .115491/1 .498 .1151 第45頁/共54頁2)2)一臺吊車荷載作用下的內力一臺吊車荷載作用下的內力mkNMk 1 .17988675. 46 .383max豎向輪壓作用：豎向輪壓作用：kNVk2 .76712/ )1275. 6(491max 橫向水平力作用：橫向水平力作用：mkNMky 8 .179491/1 .491 .

26、1798kNHk7 .76491/1 .492 .767 吊車梁的內力匯總表吊車梁的內力匯總表用于橫向撓度計算時：用于橫向撓度計算時：m mkNkNM Mkyky 58.78491/16.021 .1798第46頁/共54頁2 2、截面幾何性質計算、截面幾何性質計算1)1)吊車梁吊車梁毛截面慣性矩：毛截面慣性矩：凈截面形心位置：凈截面形心位置：凈截面慣性矩：凈截面慣性矩：凈截面面積：凈截面面積：凈截面模量：凈截面模量：半個毛截面對半個毛截面對x x軸的面積矩：軸的面積矩：第47頁/共54頁2 2、截面幾何性質計算、截面幾何性質計算2)2)制動梁制動梁凈截面面積：凈截面面積：凈截面慣性矩：凈截面慣性矩：對對y1軸的凈截面模量軸的凈截面模量( (吊車梁上翼緣左側外邊緣吊車梁上翼緣左