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1、洋口港陆岛通道接岸引堤工程项目部预制场10t龙门吊设计方案设计： 复核： 审核： 审批： 编制时间：2005年11月6日洋口港项目部预制场10T龙门吊验算书说明：洋口港项目预制场10t龙门吊是采用苏通大桥工地B1标使用过的吊重为20t的龙门吊。原B1标龙门吊横梁长度42m，净跨36m，横梁采用贝雷桁架，四组合，下面加强悬杆；立柱采用D=351无缝钢管，壁厚10mm。行走平车采用两根I40热扎普通工字钢组合而成，行走轮子采用D=500铸铁钢轨轮，轨距5m。洋口港项目部10t龙门吊横梁、立柱、行走系统与原B1标20t龙门吊完全相同，只是电动葫芦轨道梁由I40a改为I36a，分配梁由25a改为I20
2、a。轨道梁与分配梁的连接由螺栓连接改为钢板焊接连接，此连接方式与苏通大桥B2标20t龙门吊电动葫芦轨道梁与分配梁连接方式完全相同。龙门吊需要吊重的最大荷载为100KN，净跨26m，净高12.5m。起重小车采用16T电动葫芦，电动葫芦行走轨道采用I36a热扎普通工字钢，工字钢分配梁采用I20a热扎普通工字钢。行走轨道采用P43钢轨，轨道基础为钢筋砼梁，断面尺寸：HB=3040CM。一、 荷载1、活荷载（1）龙门吊最大设计吊重：G=100 KN（2）电动葫芦重量：16 KN2、恒载（1）桁架：3.34/3=4.4 KN/M（2）加强弦杆自重：0.842/3=2.13 KN/M（3）I25a分配梁：
3、1.690.279/26=0.155 KN/M（4）I36a吊车梁：2410.600/26=0.554 KN/M(5)各种锚、垫板及配套螺栓 25/33=0.757 KN/M(6)行走系统：1 KN3、偶然荷载根据现场实际情况，本龙门吊偶然荷载仅考虑风荷载。风荷载主要按9、 7级风工况进行验算。（1）、风压计算风压按以下公式计算：WN=K1 K2 K3 K4 W0 (Pa)WN：某级风产生的风压W0：基本风压值，按W0=v2/1.6计算，9级风V24.4M/S，7级风速V17.1M/S。K1：设计风速频率换算系数，取1.0；K2：风载体型系数。对于贝雷桁片、吊车梁、I25A斜联取1.3；圆形立
4、柱及平联取0.8。K3：风压高度变化系数，对于高度20M，取1.0。K4：地形、地理条件系数，取1.3。(2)迎风面积计算：贝雷桁架贝雷桁架迎风面积按结构物外轮廓线面积乘以0.5的折减系数计算。Sf1=1.70330.5=28.05M2I36a吊车梁Sf2=240.36=8.64M2固结梁I20aSf3=0.201.69=2.88M2351立柱(2根)Sf4=0.35110.22=7.16M2245立柱(2根)Sf5=0.24514.62=7.15M2平联(共4根)Sf6-1=1.840.2452=0.902M2Sf6-2=0.950.2452=0.466M2斜联(共4根)Sf7-1=2.96
5、0.252=1.48M2Sf7-2=2.920.252=1.46M2电动葫芦：Sf8=1M2(3)风力计算计算公式 FN-i=WN.Sfi贝雷桁架F9-1=1.01.31.01.30.37228.05=17.62 KNF7-1=1.01.31.01.30.18328.05=8.67 KNI36a吊车梁F9-2=1.01.31.01.30.3728.64=5.43KNF7-2=1.01.31.01.30.1838.64=2.67KN固结梁I20a(9根)F9-3=1.01.31.01.30.3722.88=1.8 KNF7-3=1.01.31.01.30.1832.88=0.9 KN351立柱(
6、2根)F9-4=1.00.81.01.30.3727.16=2.77 KNF7-4=1.00.81.01.30.1837.16=1.36 KN245立柱(2根)F9-5=1.00.81.01.30.3727.15=2.77 KNF7-5=1.00.81.01.30.1837.15=1.36 KN平联(共4根)F9-6-1=1.00.81.01.30.3720.902=0.349 KNF7-6-1=1.00.81.01.30.1830.902=0.172 KNF9-6-2=1.00.81.01.30.3720.466=0.18 KNF7-6-2=1.00.81.01.30.1830.466=0.
7、09 KN斜联(共4根)F9-7-1=1.01.31.01.30.3721.48=0.93KNF7-7-1=1.01.31.01.30.1831.48=0.46KNF9-7-2=1.01.31.01.30.3721.46=0.92 KNF7-7-2=1.01.31.01.30.1831.46=0.45 KN电动葫芦：F9-8=1.00.81.01.3372.11=0.4 KNF7-8=1.00.81.01.30.1831=0.2 KN二、 龙门吊桁架强度、变形及稳定性验算(一)、强度验算龙门吊桁架强度验算按以下两种工况进行验算：1. 验算工况1： 龙门吊在最大设计吊重情况下，吊点居于桁架中点时
8、，桁架的最大跨中弯矩。(1) 计算简图如下：P：为集中活荷载之和。 P100+16116KNMqmax=PL/4=11626/4=754 KN.M：为龙门吊恒载之和沿龙门吊26M跨径上的均布线荷载，q=(4.4+2.13+0.155+0.554+0.757)=7.996 KN/M。Mgmax=qL2/8=7.996262/8=675.66 KN.M(2) 单片贝雷片跨中弯矩荷载组合后跨中最大弯矩：活载取动力系数1.2。Mzmax1.0Mgmax+1.2Mqmax=1580.46 KN.M 按每片加强贝雷片均匀承受荷载弯矩考虑，每单片贝雷片跨中最大弯矩为：Mdmax= Mzmax/4=395.1
9、2 KN.MM=1687.5 KN.M符合使用要求。2.验算工况2： 电动葫芦行至桁架支点附近，在最大设计吊重情况下，桁架支点处的最大剪力。(1) 计算简图如下：P、q取值与上相同。QgmaxL/27.99626/2103.95KNQmaxP116KN(2) 单片贝雷片支点处最大剪力贝雷桁架支点处最大剪力：Qzmax1.0Qgmax+1.2Qqmax243.15KN每单片加强贝雷片支点处最大剪力：Qdmax= Qzmax/4=60.79 KNQ=245.2 KN符合使用要求。(二)、变形验算1.验算工况3：在最大设计吊重情况下，吊点位于桁架跨中时的桁架跨中挠度。(1) 计算简图：(2) 跨中最
10、大挠度计算：因龙门吊绝大多数在吊重10T以下作业，故按最大吊重工况进行龙门吊的挠度变形验算，在最大吊重工况下挠度变形，其容许挠度变形按L/400控制。龙门吊挠度按桁架挠度近似计算，公式：fmaxML2/（8EI）fmax: 桁架挠度变形。M：桁架梁下在组合荷载下跨中最大弯矩，吊重不考虑动载系数。L：桁架跨度。E：钢材弹性模量，取210 Gpa。I：贝雷桁架的横载面相对于水平轴的惯性矩。fmax=(754+675.66)262/(82.1109577434.410-84)=24.9 mm=2.5 cmfmax/L=2.5/2600=1/10401/400符合要求。(三)、稳定性验算按照场地固定的
11、桥式类型起重机中门式起重机，考虑在偶然不利荷载作用下，计算其整体稳定性。根据实际情况，本龙门吊偶然荷载仅考虑风荷载。1. 验算工况4： 龙门吊在无吊重状态(空载)静止状态下，在偶然荷载9级烈风作业下整体稳定性。(1)、计算简图如下：(2).倾覆弯矩计算公式：Mq4=- F9.L1iF9：作用于各构件上的风力L1i：风力相对于某构件合力方向相对于A车轮作用力臂。根据公式各构件风力倾覆弯矩计算如下： 贝雷桁架M9-1=- 17.6210.85=-191.2 KN.M I36a吊车梁M9-2=-5.4310.0=-54.3 KN.M 固结梁I20a(9根)M9-3=-1.810.0=-18.0 KN
12、.M351立柱(2根)M9-4=-2.775.0=-13.85 KN.M245立柱(2根)M9-5=- 2.775.0=-13.85 KN.M平联(共4根)Mf-9-6-1=- 0.3497.0=-2.44 KN.MM-9-6-2=- 0.185.5=-0.99 KN.M斜联(共4根)M9-7-1=- 0.938.5=-7.91KN.MM9-7-1=- 0.925.5=-5.06 KN.M电动葫芦：M9-8=-0.410=-4.0 KN.M 风力产生顷覆弯矩为：Mq4Kf4.Mfi=-1.1311.6=-342.76 KN.M(3).抗倾覆弯矩MK计算计算公式：MK=Kg4. Mgi =Kg4
13、.Gi L2iKg4：龙门吊在工况4情况下自重加权系数，为0.95。MK4：龙门吊抗倾覆弯矩Gi：龙门吊某一组成构件重量L2i：某一构件在自重下形心对某车轮的力臂，均为2.5米。龙门吊自重产生的抗倾覆弯矩为：MK4Kg4.Mgi L2i=0.95(4.433+2.1333+0.15526+0.55424+0.75733+10+16)2.5=674.02 KN.M(4).龙门吊整体稳定性MkMq稳定系数K=Mk/Mq=674.02/342.76=1.97故龙门吊空载在9级烈风作用工况下，整体是稳定的。2、验算工况5：龙门吊在最大设计吊重情况下，在7级风作用下正常运行时的整体稳定性。(1) 计算图
14、式如下(2)、倾覆弯矩计算顷覆弯矩计算公式Mq5=Kf5.Mf5+Kg5.Mqg+Kq5MqqKf5：龙门吊在工况5情况下，风荷载加权系数， Kf5=1.0。Kg5：龙门吊在工况5情况下，龙门吊自重加权系数，Kg5=1.0。Kq5：龙六吊在工况5情况下，吊物荷载加权系数。Kq5=1.15。Mq:龙门吊在工况4倾覆弯矩。Mf5：在工况5条件下，风荷载对龙门吊采生的倾覆弯矩。Mqg：在工况5条件下，龙门吊在起动或制动过程中，由自重力产生的惯性矩。Mqq：在工况5条件下，龙门吊在起动或制动过程中，由吊物产生的惯性矩。A、 龙门吊所受风力力矩风力计算方式同工况4，风速取17.1M/S。Mf5=- Kf
15、5.Mfi=-1.0Wfi Sfi L1i-294.1KN.MB、 龙门吊在制、起动时各构件自重对A车轮产生的惯性力矩Mqg=- Kf5.Mqgi=- Kf5.Gi.a.L3iGi:龙门吊各构件质量（T）。：龙门吊设计加速度，取0.3M/S2。L3i:龙门吊起、制动时，各构件惯性力相对于A车轮作用的力臂。贝雷片桁架Mqg1=-(0.44+0.213)330.3（15+1.7/2）-102.5 KN.MI20a分配梁Mqg3-0.028300.3（15+0.2+0.25/2）-3.86 KN.MI36a吊车梁Mqg4-0.104300.3（15+0.2-0.56/2）-13.98 KN.M各种锚
16、垫板及连接螺栓Mqg5-0.042360.3（15+0.1）-6.85 KN.M电动葫芦Mqg6-1.60.3（15+0.2-0.56/2-0.5）-6.93 KN.M龙门吊自重惯性力力矩为： Mqg=- Kf5.Mqgi=-1.0143.6= -143.6 KN.MC、 龙门吊吊物在制动或起动时产生的惯性力相对于A轮的力矩：Mqq=- Kq5.G.tg.L4G：吊物重量(KN)。：龙门吊设计吊物最大偏摆角。为：5.80。L4：龙门吊吊钩至A车轮的垂直高度(吊物惯性力相对于A车轮的力臂)。Mqq=-1.15204.5tg5.8013.42=-320.58 KN.MD、 倾覆力矩Mq5= Mf5
17、+Mqg+Mqq=-294.1-143.6-320.58=-758.28 KN.M(2)、抗倾覆力矩抗倾覆力矩计算公式：Mk5=Kg5.Mkg+Kg5.MkqKg5、Kg5：与上相同。Mk5：龙门吊在工况5作用下相对于A车轮的抵抗倾覆弯矩。Mkg：龙门吊自重产生的相对于A车轮的抗倾覆弯矩。Mkq：吊物产生的相对于A车轮的抗倾覆弯矩。A、Mkg计算Mkg= Kg5.Mgi=1.0947.4=947.7 KN.MB、Mkq 计算Mkq= Kg5.G.L2=1.15204.53=705.53 KN.MC、Mk计算Mk=Mkg+Mkq=947.7+705.53=1653.23 KN.M(3)、龙门吊在
18、工况5情况下整体稳定性MkMq稳定系数：K= Mk/Mq=1653.23 /758.28=2.18故：龙门吊在工况5的情况下，是稳定的。三、 I20a分配梁验算1. 最不利工况：在最大设计吊重时，电动葫芦行驶至I20a正下方时。计算简图如下：因I25a本身自重相对于吊物重量较小，故忽略不计。(1)在最不利工况下，I20a跨中最大弯曲应力跨中最大弯矩：M中=PL/4=(100+160.631)0.6/4=17.82 KN.M弯曲应力：= M中/Wx=17.82103/236.9=75.22 MP=145 MP跨中弯曲强度符合要求。(2)在最不利工况下，I20a支点处最大剪应力：支点处最大剪力：Q
19、支=P/2=(100+16+2.8)/2=59.4 KN支点处最大剪应力：支=Q/A=59.4103/35.55102=16.7=85 MP支点处最大剪应力强度符合要求。四、 I36吊车梁验算1.抗弯强度验算最不利工况：龙门吊在最大设计吊重时，电动葫芦行驶至两I20a分配梁中央点位置。计算简图：因在两I25a分配梁间I40a自重相对于最大设计吊重较轻，故忽略不计。(1) 跨中最大弯矩：M中=(100+16+2.8)3/4=89.1 KN.M(2) 跨中最大弯曲应力：= M中/Wx=89.1103/877.6=101.5 KN.M=145 MP故在最不利工况下，I40a吊车梁的抗弯强度符合要求。
20、2.抗剪强度计算：最不利工况：龙门吊在最大设计吊重下，电动葫芦行驶至I40吊车梁下I25分配梁交接处。支点处最大剪力：Q支=P=(100+16+2.8) =118.8 KN支点处最大剪应力：支=Q/A=118.8103/76.44102=15.5=85 MP支点处最大剪应力强度符合要求。五、 吊车梁连接钢板焊缝强度计算：工况：龙门吊在最大设计吊重情况下，电动葫芦行驶I20分配梁正下方中时，每块钢板焊缝承受拉应力。焊缝所受拉力为：FGQG：3米长I36重量。Q：设计最大吊重，动力系数取1.3。F6003+1188001.3156240N焊缝拉应力:ftwF/AA:焊缝面积，Abh，b：焊缝宽度，100mm；h：焊缝厚度：10mm0.77mm,双面焊，A=10072=1400mm2ftwF/A111.6 ftw=160 MP故焊缝强度符合要求。综合以上验算，该龙门吊设计满足使用要求