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1、济徐高速公路济鱼段LQSG-4合同段 EBG40-120 架桥机计算书 1.说明 EBG40-120 型架桥机是为架设25 米跨预制桥梁设计制造的大型非标起重设 备。该桥机设计起吊重量为2 50 吨，架设跨度 30 米。桥机主梁为三角桁架结 构，由型钢和钢板焊接而成。前支腿和中托轮箱是架桥机架梁工作的主要支撑 及动力部件，后托轮、后支腿为过孔的辅助支撑。主梁上部设有两台提升小车， 是桥机的提升机构。该型架桥机过孔需配重过孔,配重量 80t 。 2.计算依据 （1）起重机设计规范（GB3811-83） （2）钢结构设计规范（GB50017-2003） （3）起重机设计手册中国铁道出版社ISBN7
2、-113-02571-4/TH 62 3.设计指标 3.1 安全系数 钢结构强度安全系数n1.33 抗倾覆安全系数n1.3 3.2 材料容许应力 4. 设计载荷 4.1 竖向载荷 4.1.1 结构自重 4.1.1.1 主梁P主=Lq 2=36.48 t 自重集度 q=0.38 t/m 主梁长度 L=48m 4.1.1.2 提升小车P提=8.8 t 2=17.6 t 4.1.1.3 前支腿P前=4.8 t 4.1.1.4 后支腿P后=0.55 t 2=1.1 t 4.1.1.5后上横梁P 后上=1.1 t 4.1.1.6 主梁联结框架P 主框=0.35t 材质容许正应力（ ）Mpa 容许剪应力（
3、 ）Mpa Q235-B 170 可取 180 100 16Mn 250 147 45 号钢调质320 170 4.1.1.7 前支横移轨道P 前横移=2.1 t/12m 24m=4.2 t 4.1.1.8中托P中托=6.4 t 4.1.1.9中托横移轨道P中横移=3.3 t/12m 24m=6.6 t 4.1.2 载荷重量P荷=2 50 t 4.1.3 冲击系数 4.1.3.1 起升冲击系数 1=1 4.1.3.2 起升动载系数2=1.15 4.1.3.3 运动冲击系数3=1.1 4.2 水平载荷 提升小车在主梁上横移速度为0.2m/s,加速度很小，可不计。提升小车吊重 2 50 吨，为安全
4、计，按吊重5计算，惯性力 PH=50 0.05=2.5 t。计算值偏小， 不安全！ 查起重机设计手册（P602）小车制动惯性力： PH=（Q+Q自自）14 =（508.8）/14=58.8/14 =4.2 t (单桥架 ) 4.3 风载荷 4.3.1 工作状态计算风载荷 工作状态计算风压q1=15 kg/m 2 单列横桥向迎风面积A 单=LH=0.6480.7=20.16m 2 整机横桥向迎风面积A=(1+)A单=(1+0.46) 20.16=29.4 m 2 横桥向风载荷 P工=C Kh q A=1.6 1 15 29.4=0.7 t 预制梁风载荷 P预=C Khq LH=1.5 11513
5、02=1.4 t 顺桥向迎风面积远小于横桥向迎风面积，风载荷忽略不计。 4.3.2 非工作状态计算风载荷 非工作状态计算风压q2=50kg/m 2 横桥向风载荷 P非=C KhqA=1.615029.4=2.4 t 计算值偏小， 不安全！ K h 风压高度系数。非工作状态Kh 不应等于 1。取 30 米高为： 1.39 A 迎风面积。应采用空间桁架的计算方法： 已知： 桁架计算长度： 48000 。 桁架轴线垂直面高： 1800 ，水平桁架轴线宽： 1100 。 桁架纵向垂直面节间宽：737.5 , 水平桁架节间宽 :1475 。 计算： 因： 48000180026.7 则：单片桁架风力系数
6、C1.65 结构的充实率：0.35 三角型空间桁架的风载荷 投影面积扩大1.25 倍。 (起重机设计规范P7) A48*1.8*1.25*0.35 37.8 m2 横桥向风载荷 P非=C K hqA =1.651.395037.8 =4335 kg = 4.34 t 顺桥向迎风面积远小于横桥向迎风面积，风载荷忽略不计。 5.水平惯性载荷与风载荷对桥机横桥稳定性的校核（见图） 5.1 工作状态（见下页图） 5.1.1 水平惯性载荷与风载荷对桥机产生倾覆力矩 W 倾=(PH+P工+P预) 5=(2.5+0.7+1.4)4=18.4 tm W倾=(PH+P工+P预) 5=2(4.8+0.7+1.4)
7、5=69tm（双桥架） 5.1.2 桥机运行机构质量与吊梁质量对桥机产生稳定力矩 W稳=60 2.5+100 1.1=260 tm K=W 稳/W倾=260/18.4=141.3 K=W稳/W倾=260/69=3.771.3 满足设计指标 5.2 非工作状态 5.2.1水平惯性载荷与风载荷对 桥机产生倾覆力矩 W 倾=(PH+P工) 5=(2.5+0.7) 5=16 tm W 倾=(PH+P工) 5=2 (4.34+0.7) 5=50.4 tm （双桥架） 5.2.2 桥机运行机构质量对桥机 产生稳定力矩 W 稳=60 2.5=150 tm K=W稳/W倾=150/16=9.41.3 K=W稳
8、/W倾=150/50.4=2.971.3 满足设计指标 6.主梁的设计计算 主梁采用三角桁架结构，具有良好的刚性。主梁总长48 米，分为两列，每 列由 4 个 12m节通过销轴连接成整体。 两列主梁距离及前后位置均可以无级调整，以便于不同宽度的预制梁 及弯桥、斜桥的架设。上弦杆是由2-I22a 对扣、中间夹焊 10mm 厚芯板制造而 成，方钢轨道焊接在顶部便于提升小车在其上部运行并参与主结构受力；下弦 杆是由 2-18a对扣、中间夹焊 8mm 厚芯板制造而成，底部焊接8mm 厚钢板； 中托轮箱及后托轮通过它托起主梁并使主梁在其上部运行；腹杆使用10 对扣 焊接而成。 6.1 主梁的截面性质（单
9、列） 主梁自重集度q=0.38 t/m38 Ncm 形心轴惯性距Ix=2.3 10 6cm4 抗弯截面模量Wx=20362 cm 3 计算形心轴惯性距： 查：2-I22a 的A42284 cm2、 I1 340026800 cm4 立板（ 10X240） A12424 cm2、 I2(1*24 3)/12 1152 cm4 上弦杆： A 上8424108 cm2、 I上680011527952 cm4 查单肢杆： 2-18a的A25.69251.4 cm2、 I1 127322546cm4 立板（ 8X200） A0.82016cm2、 I2 (0.8*20 3)/12 533 cm4 下贴板
10、（ 8X140）A0.81411.2 cm2、 I3 (14*1 3)/12+9.4 2*11.2 991cm4 下弦杆： A 下2（51.4+16+11.2）=157.2 cm2（双肢） I 组2（2546533+991）8140cm4（双肢） 求重心 Y：Y108（1809.8）157.29.8（ 108157.2） 22039/265.2=83cm 组合惯性矩： Ix7952（18083）2*108+8140+( 839.8)2*157.2 10241248504551874579 cm 4 抗弯截面模量： 上弦：W 上1874579（18083）19326 cm 3=19326000m
11、m3 下弦：W 上1874579（839.8）25609cm 325609000 mm3 容许抗弯能力M1700=346 tm 主梁允许下挠度f=47mm 6.2 主梁强度计算 当提升小车负载运行到架桥机跨中时主梁承受最大弯距 P=1.15吊重（跨中）提升小车重量=1.15 100/4+8.8/2=33.15 t 以上计算的理解： 单主梁跨中承载最不利的工况为：100 吨构件起吊为 2 个吊点。每个吊点有 两个主梁承受。作用在跨中（吊着运行到跨中时）。 按简支梁情况计算 主梁承受最大弯距： M=PL/4+qL 2/8=33.15 33/4+0.38 33 2/8=325.2 tm 主梁承受最大
12、应力： max=160Mpa =170Mpa 上弦取最小抗弯截面模量进行计算 上=3252000000/19326000=168Mpa ? =1 80Mpa 满足使用要求 ! 下弦：下=3252000000/25609000=127Mpa =1 80Mpa 满足使用要求！ 腹杆的计算 腹杆的作用力按剪力图进行分配。支座处剪力最大。 最大剪力 Qmax： 吊重 2X50 吨时，吊运到支座附近，向单主梁靠近。 单梁分配 80。支座反力： 50X8040吨。 单小车： 8.8 吨。 单主梁自重支座反力： 36.48/4=9.12 吨 Qmax408.8+9.12=57.92吨。 已知：腹杆： 210
13、 对扣，共 2 组。 一组： A12.74X2=25.5 cm2=2550mm2 惯性半径： ix3.95 cm 轴线斜角： aartan(1800/737.5)=67.7 轴线斜长： L1800sin67.71946 mm 单组腹杆轴向力： P(57.92/2)/sin67.731.3t 313000 N 长细比：入 194.6 3.9549.3 ? 入 120 查折减系数 0.813 腹=313000/(0.813X2550)=150Mpa ? =1 80Mpa 满足使用要求 ! 焊缝计算： 设计算长度： L120X4480 mm , 焊缝高： hf=8 mm 剪应力： 300000（0.
14、7*480*8）=112 Mpa =120Mpa 满足使用要求 ! 主梁联结销轴最大剪应力： max=24Mpa =100Mpa 6.3主梁上弦局部强度计算 按简支梁情况计算 主梁上弦局部承受的最大弯距(架设边梁时，以单列受力80计)： M=PL/4=26.5 134/4=887.8tcm 节间处最大弯矩 : M=PL/6=51.1 147/6=1252tcm=125200000Nmm （计算式见金属结构P203） 抗弯截面模量Wx=724.4 cm 3 抗弯截面模量Wx=7952/11=723cm 3=723000mm3 主梁上弦局部承受的最大应力： max=123Mpa =170Mpa m
15、ax=125200000/723000=173Mpa ? =1 80Mpa 应力用足，满足使用要求！ 6.4主梁下弦局部强度计算 按简支梁情况计算 主梁下弦局部承受的最大弯距(架边梁时中托处，以单列受力80)： M=PL/4=13.25 134/4=443.9tcm 抗弯截面模量Wx=362.8cm 3 主梁下弦局部承受的最大应力： max=122Mpa =170Mpa 满足设计指标 6.5 主梁静刚度的计算 计算载荷下挠度fmax=PL 3/48EI x+5qL 4/384EI x=66mm 主梁制作预拱度30mm，则实际下挠度f33 f=66mm 计算实际下挠不应减去预拱度！重新计算。计算
16、式见（金属结 构P222）。计算时不计梁的自重产生的挠度。按静态集中力进行 计算。 已知：组合惯性矩： Ix1889566 cm 4 ，E2.1X107 （Ncm 2） 1.2腹杆变形的影响系数 P51.1 t511000 N P静（1004）8.8/2=29.4 t294000 N（不打动载系数） fmax1.2（P 静L 3/48EI x） 1.2(294000*3300 3/(48*2.1X107*1874579) 1.2*5.596.7 cm 架桥机的工作级别选用：A5 。许用挠度： f=L/700=3300/700=4.7 cm 挠度变形超差，不满足使用要求！ 如f=L/500=33
17、00/500= 6.6cm 满足使用要求！满足设计指标 6.6主梁剪应力的计算 架梁时单主梁承受剪力Q=115/4+8.8/2=33.15t 单主梁允许承受剪力 Q=A =211t 33.15t 满足设计指标 水平桁架直腹杆的计算 (210) 已知：工作工况下小车制动惯性力：F14.2t42000 N 工作状态下的风载： F2 0.4+1.7=2.1t21000 N 工作状态下合力： F3420002100063000 N 长细比：入 1103.9527.8 ? 入 120 查折减系数 0.976 腹=63000/(0.976X2550)=25Mpa ? =1 80Mpa 满足使用要求 ! 非
18、工作状态下的强度由经验知满足使用要求!不再计算。 由计算知余量很大！ 重新进行设计： 选用 28： 查：A10.24X2=20.5 cm2、 i3.15 长细比：入 1103.1534.5 ? 入 120 查折减系数 0.92 腹=63000/(0.92X2050)=33.4Mpa ? =1 80Mpa 满足使用要求 ! 悬臂挠度的计算： f =1.2xqL4/(8EI) =1.2x38x31004/(8x2.1x107x1889566) =13.3 cm ? f 3100/350=8.9cm 不满足使用要求 ! 悬臂强度的计算 (上弦)： M3.8x310002/2 1825900000 N
19、-mm max=1825900000x1.15/18480000=113Mpa ? =1 80Mpa 满足使用要求 ! 7.架桥机稳定性计算 7.1 架梁工作状态纵向和横向抗倾覆性，其具有很好的稳定性， 免与计算。 7.2 按 25 米跨度单列受力计算 其中： P后上=0.488t/2 0.244t P后提8.83t/2+100t/4=29.415t P 前提=8.83t/2=4.415t P主梁 1=15.6*0.35=5.46t P主梁 2=32.4*0.35=11.34t P前支=4.1t/2+0.305t/2+2.052t/2=3.229t（含前支、前框架、 12 米前支 横移轨道） 则：W稳=P后上*15.49+P后提*13.8+P前提*10.3+P主梁 1*7.8=497.77t m W倾=P主梁 2*16.2+P前支*32=287.04t m KG=W稳/W倾=455t m/287.04t m=1.731.3 架桥机抗倾覆满足规范要求 以上简算说明架桥机能够满足架桥的安全要求