架橋機(jī)計(jì)算書

DF30/70M型架橋機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算書穩(wěn)定性計(jì)算書計(jì)算單位：鄭州大方橋梁機(jī)械有限公司校核單位：湖南對(duì)外建設(shè)有限公司張花高速28標(biāo)2011年6月10日

1主參數(shù)的確定：DF30/70III型架橋機(jī)依據(jù)“DF30/70型架橋機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書”而設(shè)計(jì)的混凝土預(yù)制梁架設(shè)安的專用設(shè)備，起吊能力70噸；適應(yīng)橋梁跨徑W30米，并滿足斜（彎）橋梁的架設(shè)要求。主要技術(shù)參數(shù)如下：起吊能力：70t適用橋梁跨徑：W30m適用最大橋梁縱坡：±3%適用斜橋角度：0-450適用彎曲半徑：250m小車額定升降速度：1.27m/min小車額定縱向行走速度：4.25m/min主梁空載推進(jìn)速度：4.25m/min大車橫向行走速度：2.56m/min運(yùn)梁平車軌距：2000mm運(yùn)梁平車空載速度：17m/min運(yùn)梁平車重載速度：4.25/8.5m/min本架橋機(jī)的設(shè)計(jì)是依據(jù)Q/ZDF010-1999《安裝公路橋梁用架橋機(jī)通用技術(shù)條件》［1］,并參照GB3811-83《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》［2］、GBJ17-88《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］及起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)⑷進(jìn)行。2整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算：2.1架橋機(jī)縱向穩(wěn)定性分析架橋機(jī)縱向穩(wěn)定性最不利情況出現(xiàn)在架橋機(jī)懸臂前行階段，該工況下架橋機(jī)的支柱已經(jīng)翻起，1號(hào)天車及2號(hào)天車退至架橋機(jī)尾部作為配重，整機(jī)穩(wěn)定系數(shù)Kw31.3-1.4。架橋機(jī)受力如下圖所示：其中導(dǎo)梁前支腿Q前腿=0.7t，導(dǎo)梁重量簡(jiǎn)化至其結(jié)構(gòu)中心，Q導(dǎo)梁=3.5t，主梁支點(diǎn)中心前一段重Q主梁=15.61t，支點(diǎn)中心后一段Q主梁=15.19t。兩天車重心相距3m，Q車=6t。PW=CKhqA，C—風(fēng)力系數(shù)查⑷表1-3-11，C取1.4Kh —風(fēng)壓高度變化系數(shù)查［4］表1-3-10，Kh取1q —計(jì)算風(fēng)壓查［4］表1-3-9，q取25kg/m2A 一迎風(fēng)面積A=7m2則：PW=1.4x1x25x7=245kg則：PW=1.4x1x25x7=245kgH=6m傾覆力矩M1=0.7X32+3.5X27+15.61X11.15+0.245X6=293t?m穩(wěn)定力矩M2=15.19X10.85+6X15.7+6X18.7+4X19.7=450t?m穩(wěn)定系數(shù)Kw=M2/M1=450/293=1.53>1.4 符合要求2.2架橋機(jī)橫向穩(wěn)定性計(jì)算根據(jù)本架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，架橋機(jī)提的梁為抗傾覆作用，因此只需分析非工作條件下架橋機(jī)的穩(wěn)定性。2.結(jié)構(gòu)計(jì)算：由于架橋機(jī)用于公路橋梁工程預(yù)制梁的安裝，每年工作約6-8個(gè)月，每天連續(xù)工作不超過6小時(shí)，故只對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，而不進(jìn)行其疲勞強(qiáng)度的計(jì)算。2.1主梁結(jié)構(gòu)計(jì)算：本架橋機(jī)主梁采用雙梁組合，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)采用“A”字桁架，每節(jié)長(zhǎng)8米，最后一節(jié)長(zhǎng)4米，導(dǎo)梁采用“A”字變截面，長(zhǎng)10米，主梁全長(zhǎng)54米，采用銷軸連接，每條梁7節(jié)（含1節(jié)導(dǎo)梁），見下圖。2.1.1計(jì)算荷載：安裝中梁時(shí)，P中=（Q車/2+Q梁/4）XK1安裝邊梁時(shí)，P邊=（Q車/2+Q梁/2）XK2式中：p中——安裝中梁時(shí)作用于單根“A”字桁架主梁的荷載P邊 安裝邊梁時(shí)作用于單根“A”字桁架主梁的荷載q車 起吊小車質(zhì)量，Q車=6000kgq梁 預(yù)安裝混凝土梁（板）的質(zhì)量,Q梁=70000kgK1 安裝中梁時(shí)的綜合系數(shù)，取K1=1.2K2 安裝邊梁時(shí)的綜合系數(shù)，取K2=1.2計(jì)算荷載為：P中=24600kgP邊=45600kg2.1.2計(jì)算方法：利用SAP91鋼結(jié)構(gòu)有限元分析計(jì)算程序進(jìn)行主梁的強(qiáng)度及剛度檢算，采用許用應(yīng)力計(jì)算方法，滿足：amaxWQ]=as/n=2350/1.33=1760kg/cm2Q235材質(zhì)TmaxW[T]=0.577[a]=1000kg/cm2Q235材質(zhì)ajyW[ajy]=1.5[a]=3525kg/cm2 Q235材質(zhì)fmaxW[f]=L/(700?1000) L為主梁計(jì)算跨度2.1.3計(jì)算工況：2.1.3.1工況1：架橋機(jī)空載前移，前端懸臂約32m，如下圖:2.1.3.2工況11：導(dǎo)梁前支腿到位，前支腿懸掛過孔，如下圖:2.1.3.3工況111：前小車吊梁走到跨中，后小車還沒起吊梁，如下圖:

2.1.3.4工況0：前小車走到距前支腿13.5m，后小車起吊梁，如下圖:2.1.3.5工況V：架設(shè)邊梁，載荷作用于前、中支腿附近，如下圖:2.1.4主梁結(jié)構(gòu)計(jì)算分析：針對(duì)工況I、工況II、工況m、工況w和工況v,對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：工況1：應(yīng)力超過1700kg/cm2的桿件分布范圍如下：最大應(yīng)力：gmax=2022kg/cm2 （下弦桿）最大撓度：fmax=-42cm （主梁前端）支反力：R前=0R中=14498X2=28996kgR平=1473X2=2946kg主梁接頭處最大軸力：上弦Nmax=+1.1X105kg下弦Nmax=-0.6X105kg工況11：沒有應(yīng)力超過1700Kg/cm2的桿件：最大應(yīng)力：omax=1597kg/cm2 （上弦桿）最大撓度：f=-3cm支反力：R導(dǎo)前=3744X2=7488kgR中=8212X2=16424kgR平=5977X2=11954kg主梁接頭處最大軸力：上弦Nmax=-0.3X105kg下弦Nmax=+0.2X105kg工況111：應(yīng)力超過1700kg/cm2的桿件分布范圍如下:187^ 2125 3024 J306 1957 I日"最大應(yīng)力：omax=3024kg/cm2（上弦桿）最大撓度：f=-10cm （跨中）支反力：R前=12390X2=24780kgR中=14791X2=29582kg主梁接頭處最大軸力：上弦Nmax=-1.4X105kg下弦Nmax=+0.7X105kg工況0：應(yīng)力超過1700kg/cm2的桿件分布范圍如下:最大應(yīng)力：omax=2564kg/cm2 （上弦桿）最大撓度：f=-6.7cm （跨中）支反力：R前=12150X2=24300kgR中=19526X2=39052kgR頂=6340X2=12680kg主梁接頭處最大軸力：上弦Nmax=-1.0X105kg下弦Nmax=+0.5X105kg工況V：應(yīng)力超過1700kg/cm2的桿件分布范圍如下:最大應(yīng)力：amax=2307kg/cm2 （腹桿）最大撓度：f前=-6.9cm （跨中）支反力：R前=30061X2=60122kgR中=28859X2=57718kg主梁接頭處最大軸力：上弦Nmax=-0.8X105kg下弦Nmax=+0.4X105kg綜合以上各工況主梁桿件受力情況，主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)第二節(jié)和第三節(jié)接頭附近，第三節(jié)和第四節(jié)接頭附近應(yīng)力amax>[a],需加強(qiáng)，第三節(jié)和第五節(jié)部分下弦應(yīng)力amax>[a]，需加強(qiáng)；第一節(jié)、第四節(jié)和第五節(jié)部分腹桿應(yīng)切max>[a]，需加強(qiáng)。加強(qiáng)范圍及加強(qiáng)型式詳見加強(qiáng)圖。加強(qiáng)后的主梁弦桿、腹桿應(yīng)力amax<[a]，滿足要求；主梁最大工作撓度fmax=-10cm=L/316；制作時(shí)主梁預(yù)起拱f拱=6cm，則f=4cm=L/790，滿足剛度要求。2.1.5主梁聯(lián)結(jié)銷軸校核：2.1.5.1綜合以上各工況：上弦Nmax=-1.4X105kg下弦Nmax=+0.7X105kg上弦銷軸剪切：Tmax=4N上弦max/nd2n1n2=1473kg/cm2d一銷軸直徑d=5.5cmn1一每一銷軸剪切面n1=2n2一每一節(jié)頭銷軸數(shù)n2=2下弦銷軸剪切：Tmax=4N下弦max/nd2n1n2=1100kg/cm2d=4.5cmn1=2n2=2上弦銷軸擠壓：ojy=N上弦max/d6n=1591kg/cm2d一銷軸直徑d=5.5cm6一插板厚度。=8cmn一銷軸數(shù)量n=2下弦銷軸擠壓：ojy=N下弦max/d6n=1296kg/cm2d一銷軸直徑d=4.5cm6—插板厚度。=6cmn—銷軸數(shù)量n=22.1.5.2導(dǎo)梁銷軸校核：根據(jù)工況II：上弦Nmax=-0.3X105kg下弦Nmax=+0.2X105kg上弦銷軸剪切：Tmax=4N上弦max/nd2n1n2=472kg/cm2d一銷軸直徑d=4.5cmn1一每一銷軸剪切面n1=2n2一每一節(jié)頭銷軸數(shù)n2=2下弦銷軸剪切：Tmax=4N下弦max/nd2n1n2=314kg/cm2d=4.5cmn2=2n2=2上弦銷軸擠壓：ojy=N上弦max/d6n=666kg/cm2d一銷軸直徑d=4.5cm6—加強(qiáng)板厚度6=5cmn—銷軸數(shù)量n=2下弦銷軸擠壓：ojy=N下弦max/d6n=370kg/cm2d一銷軸直徑d=4.5cm6—插板厚度6=6cmn—銷軸數(shù)量n=2主梁銷軸采用40Cr,[T]=2840kg/cm2[ojy]=6000kg/cm2導(dǎo)梁銷軸采用45#鋼，[T]=1870kg/cm2[ojy]=4000kg/cm2由此可知：Tmax<[t] 滿足要求；ojy<[ojy] 滿足要求。2.1.6主梁焊縫計(jì)算：根據(jù)“A”字桁架梁結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)，最危險(xiǎn)焊縫發(fā)生在上弦公榫插板與相鄰母材焊接處，故只對(duì)該處焊縫進(jìn)行檢算。材質(zhì)：公榫插板16Mn 相鄰母材Q235計(jì)算應(yīng)力按Q235上弦Nmax=-1.4X105kghelw=140cm2of=Nmax/helw=1.4x105/140=1000kg/cm2查⑷表4-2-3 [tw]=[o]/2=1245kg/cm2of<[Tw]焊縫滿足要求。2.2前支腿計(jì)算：前支腿采用套管形式，受力P=65000kg，考慮安全性，計(jì)算按照小套管計(jì)算，管子為①245X10，材料為Q235，計(jì)算長(zhǎng)度l=300cm，p取2，采用折減系數(shù)法，計(jì)算如下：i=1/4724.52+22.52=8.316入=2x300/8.316=72.15查⑷表4-1-16[入]=120根據(jù)[3]附錄3查得中=0.824o=P/WA=65000/0.824x73.827=1068kg/cm2o<[o]=1760kg/cm2入<[入]=120 前支腿滿足強(qiáng)度及剛度要求。2.3前支腿銷軸計(jì)算：前支腿銷軸采用①65,材質(zhì)為40Cr，根據(jù)結(jié)構(gòu)，銷軸只需校核剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。Tmax=4P/nd2n=980kg/cm2P一銷軸最大受力P=65000kgd一銷軸直徑d=6.5cmn一銷軸剪切面n=2ojy=P/d6n=1250kg/cm2P一銷軸最大受力P=65000kgd一銷軸直徑d=6.5cm6一鉸鏈插板厚度0=4cmn一鉸鏈插板數(shù)量n=2Tmax<[t]=2840kg/cm2ojy<[ojy]=6000kg/cm2銷軸滿足要求。2.4邊梁掛架計(jì)算：2.4.1邊梁掛架上橫梁校核：邊梁掛架上橫梁材料為Q235，尺寸如圖所示:

h=(9x1x10.5-4.5x4.1x4)/(9x1+4.1x20x2-4.5x4.1x2)=0.2cm慣性矩Jx=9x13/12+4.1x203x2/12-4.1x4.53x2/12+9x1x10.32+4.1x20x0.22x2-4.5x4.1x4.22x2=5715.6cm4邊梁掛架上橫梁受力如圖所示：P=42000kgA f. 55c：m .M=42000x55/4=577500kg.cma彎=577500/5715.6X10.8=1091kg/cm2a剪=21000/136.1=154kg/cm2a=J10912+1542=1102kg/cm2o<[o]=1760kg/cm2強(qiáng)度滿足要求。2.4.2邊梁掛架吊板校核：吊板截面20X100,材料Q235o=P/SP一吊板最大受力P=21000kgS一截面面積S=20cm2a=21000/20=1050kg/cm2a<[o]=1760kg/cm2吊板強(qiáng)度滿足要求。2.4.3邊梁掛架銷軸校核：銷軸采用④45,材質(zhì)為40Cr，根據(jù)結(jié)構(gòu)，銷軸只需校核剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。Tmax=4P/nd2n=1320kg/cm2P一銷軸最大受力P=42000kgd一銷軸直徑d=4.5cmn一銷軸剪切面n=2ojy=P/d6n=1138kg/cm2P一銷軸最大受力P=42000kgd一銷軸直徑d=4.5cm6一接觸板厚度0=4.1cmn一接觸板數(shù)量n=2Tmax<[t]=2840kg/cm2ojy<[ojy]=6000kg/cm2銷軸滿足要求。3.機(jī)械結(jié)構(gòu)計(jì)算：3.1中支腿上、下行走機(jī)構(gòu)功率計(jì)算：3.1.1計(jì)算條件如下表所示：縱移橫移最大載荷t3060速度ni/min4.252.45計(jì)算坡度3%2%風(fēng)阻力kg3006003.1.2下行走電機(jī)功率：f=0.5p=0.015P=1.5 d=100 D=400一臺(tái)電機(jī)摩擦阻力Pm=60X1000(2X0.5+100X0.015)X1.5/400=563kg坡阻力Pp=60X1000X0.02=1200kg風(fēng)阻力Pf=600kg總阻力Pz=563+1200+600=2363kg功率N=2363X2.45/6120X0.9=1.05kW選用電機(jī)功率1.5kW，滿足使用要求。3.1.3上行走電機(jī)功率：f=0.5p=0.015P=1.5 d=80 D=317二臺(tái)電機(jī)摩擦阻力 Pm=30X1000(2X0.5+80X0.015)X1.5/317=312kg坡阻力Pp=30X1000X0.03=900kg風(fēng)阻力Pf=300kg總阻力Pz=312+900+300=1512kg功率N=1512X2.45/6120X0.9=0.58kW選用電機(jī)功率1.1kW,滿足使用要求。3.1.4下行走機(jī)構(gòu)軸承選擇：輪壓P=60/4=15t裝320軸承2套，每套基本額定負(fù)荷13t,滿足使用要求。3.1.5上行走機(jī)構(gòu)軸承選擇：輪壓P=60/4=15t裝416軸承2套，每套基本額定負(fù)荷12.5t，滿足使用要求。3.2起吊天車計(jì)算：3.2.1起吊天車運(yùn)行機(jī)構(gòu)功率計(jì)算：摩擦阻力 Pm=(Q起+G0)(2K+pd)K附/D輪=(Q起+G0)f0Q起一起升載荷重量Q起=35000X1.1=38500kgG0—起吊天車自重G0=6000kgK一滾動(dòng)摩擦系數(shù)K取0.05d 一軸承內(nèi)徑d=9cmK附一附加摩擦阻力系數(shù)K附取1.5D一車輪直徑D=33cmf0—摩擦阻力系數(shù)f0=(2K+pd)K附/D輪p一滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)p取0.015計(jì)算得Pm=475kg坡阻力Pp=44500X0.01=445kg風(fēng)阻力Pf=Cq(F起+F物)=812kgC —風(fēng)載體型系數(shù)C取1.4q —工作標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓q取25kg/m2F起 一小車擋風(fēng)面積F起取1.2m2F物 一物品擋風(fēng)面積F物取22m2運(yùn)行阻力P靜=Pm+Pp+Pf=1732kg滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)的靜功率N靜=P靜XV/102qmV一小車運(yùn)行速度V=0.0708m/minn一機(jī)械傳動(dòng)效率n取0.9m一電動(dòng)機(jī)數(shù)目m=2計(jì)算得N靜=1290X0.0708/102X0.9X2=0.668Kw電動(dòng)機(jī)功率N=K電XN靜=1.3X0.668=0.868Kw選擇電動(dòng)機(jī)功率為1.5Kw 滿足要求。3.2.2起吊天車行走箱強(qiáng)度計(jì)算：行走箱截面為箱形，材料為Q235,尺寸如圖所示：

h=28.9x1.4x20.7/(28.9x1.4+40x1.4x2)=5.5cm慣性矩Jx=1.4X403X2/12+28.9x1.43/12+1.4x40x2x5.52+28.9x1.4X15.22=27675.82cm4起吊天車行走箱受力如圖所示：M=45000x150/4=1687500kg.cmO=25.5x1687500/27675.82=1555kg/cm2。＜［。］=17