龙门吊设计计算.

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1、龙门吊设计计算陕西安康公路发展项目安康至陕川界（毛坝）高速公路AME15合同段100T龙门吊设计计算书中交第二公路工程局有限公司二零零九年十二月安毛高速AME15合同段100T龙门吊设计计算书（共-册）设计编号：设计计算：项目负责：审核负责：局总工程师：设计单位：中交第二公路工程局有限公司技 术中心交图日期：安毛咼速15标100T龙门吊设计计算说明书（共一册）中交第二公路工程局有限公司二OO九年十二月1设计依据 12龙门吊总体构造 13基本设计参数 14龙门吊设计计算 34.1 荷载组合34.2吊具计算3421钢丝绳验算3横吊梁计算34.3平车设计54.4轨道梁64.5轨道枕梁74.6龙门桁架

2、计算74.7龙门桁架柱脚阴头垫座复核计算 124.8龙门桁架柱脚阴头垫座下箱梁弯曲应力复核计算 144.9龙门桁架柱脚阴头垫座下箱梁抗剪复核计算 154.10龙门桁架立柱柱脚连接座焊缝复核计算 175龙门吊稳定性验算 185.1 龙门桁架稳定性验算 185.2龙门桁架支腿斜撑稳定性验算 19安毛15标100T龙门吊设计计算说明书1设计依据(1) 钢结构设计手册；(2) 钢结构设计规范(GB 50017-2003)；(3) 公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025 86 );(4) 简明施工计算手册(第三版)；(6)地基与基础(第三版)；(6) 基础工程(第三版)；(7) 建筑结构设计荷载规

3、范 2006年版(GB50009-2001)。2龙门吊总体构造龙门吊桁架采用采用标准贝雷架组拼，桁架高11.43m,跨径20.45m,采用单层12排贝雷组拼，贝雷片之间采用 450X 1180mm标准花架和自制花架连接，贝雷龙门 吊总体构造见下图2.1。i 一XX一BjH二77In -5flu.图2.1 100t贝雷龙门吊总体构造图3基本设计参数(1) 龙门吊桁架系统均采用贝雷架和贝雷连接花架搭设。贝雷架材料为16Mn钢，其它材料采用Q235B钢。具体性能参数如下：根据我国行业标准，贝雷桁片材料均为 Q345钢，按钢结构设计手册，临时结构材料容许应力可提高30%，贝雷桁片材料容许应力c = 2

4、10X 1.3 = 273MPa容许剪应力t = 120X 1.3 = 156MPa桁架销子材料为 30CrMnTi,双剪状态下容许剪力550kN,弦杆螺栓容许剪力150kN,单个贝雷桁片设计参数见表 3.1所示：表3.1单个贝雷桁片设计参数桁片各项目外形 尺寸(CM)弦杆 截面 积 a(cM)戸0疤fl弦杆截面模量vx(ciM)弦杆纵 向容许 受压荷 载(KN)桁片截面模量w(cM)Ml-. HXW*.W.f.桁片允许弯矩(KNMI 亠 :1:J设计性处300X25.4879.46633570975旺参数150尹a住r.wgy O = f . 150.31，满足要求。横吊梁计算横吊梁采用2C

5、25a型钢，支点处设加劲板，跨度 2.1m。C25a型钢截面参数A 34.91cm2， Ix =3359.1 cmwy=30.7cm ， iy 2.24cm。z0， wx=268.7cm， ix 9.8cm ; Iy 175.9cm4,2.07cm， g 274.1N /m。2C25a型钢截面参数:A总2 34.91总、69.82cm21鳩、=2 3359.1 =6718.2cm4ly总 2175.9 34.91 晋27.8 2.073514.2cm4,3514.2 3.吩=7!=399.3cm ，喘7.1cm。(1)横吊梁的长细比核算丨0i x总2109.821.4V= 150，满足要求wx

6、 总=2 268.7=537.4cm3;ix 总 J* 9.8cmy丄空29.6,yiy总7.1缀板间净距为 50cm50 昱22.3V40。iy 2.24Y Y轴的核算长细比:hy、29.61 2 22.3237.1V150满足要求(2)横吊梁的内力计算0.66N/mm 。mm。(3)横吊梁的稳定性核算g总 2g 1.2 2 1.2 274.1 657.9N/m由横吊梁自重产生的跨中弯矩:1 2 1 2Mxg总l20.66 2100A横吊梁截面积;mx、 ty 弯矩作用平面内、外的等效弯矩系数; 363825N8 u 81侧向弯矩： My Mx 36382.5 N mm10吊重对横吊梁的轴向

7、压力N:N U 50432.9kN。tgtg 60tyMyWTN Ex 欧拉临界力，NEx2EA2 ；xE 钢材的弹性模量;x 横吊梁于X方向的长细比。x 21.4,查钢结构设计规范得x 0.9686， ty 1.0 ， mx ；得，Zx2ea2x23莘尸 30965551.2N;将上述数据代入公式得:1 3638254329001 3638251 36382.5.9686 6982 53740(1-9686392 )3070030965551.251.2 0.70 1.2 53.1MPav182MPa，满足要求。2 )计算单肢稳定性由于此横吊梁承受弯矩甚小，单肢肢长的长细比也很小，单肢稳定性

8、验算可以 从略。(4) 横吊梁端部吊环强度核算1 )上吊环强度核算根据钢结构设计手册Kl Q 1000000 JN二一二=500000N ，2 21.5N500000 1.5= -si=sin60 120.25MPaA 2 (60 60)2 )下环孔应力核算500000 1.5c125MPa 215MPa60 100500000 1.5 104.1MPa125MPa，均满足要求。2 60 60承压应力:剪应力:145MPa，为吊环容许拉应力。4.3平车设计龙门吊起吊平车采用双轨道，起吊平车设 4个轨道轮。(1)吊梁计算起吊平车吊梁采用2HW58& 300型钢,型钢中间加焊20mm厚钢板，支点处

9、设加劲板，跨度 2.425m， HW588X 300 型钢截面参数：wx=4013.6cm3，Ix =118000 cm3Sx 2154.5cm ， b 12mm。跨中点竖直作用力为：F (100 1.05 1.5) 1.05 1.25 139.8t 1398kN ；计算吊梁所受弯矩值、剪力值:弯矩：M pl41398 2.425 4847.5kN m ;剪力：Q 13982699kN 。吊梁弯曲应力、剪切应力为:M 847.5 10 3105.6MPa182MPa ;wx 2 4013.6 10333Q S 699 102154.5 10453.2MPa110MPa，满足要求。I b 118

10、0 00 1 04 1 2 2(2)平车梁计算平车梁采用2根HN600X 200的型钢，吊梁作用在两个轨道轮中间，跨径1.6m，将平车梁简化为简支梁，作用力F=1503.2=751.5kN。HN60CX 200型钢截面参数:wx=2610 2=5220cm 3，Ix=782002=156400 cm4Sx 1508.9 2=3017.8cm3，b22mm。计算平车梁所受弯矩值、剪力值:弯矩：M=751.5 1.6/4=300.6KN m ；剪力：V= 751.5. 2=375.8kN。平车梁弯曲应力、剪切应力为:300.6 10357.6MPa182MPa ;5220 1033758 103

11、3047.8 103 33MPae-H701i. 70剖叶002CBi肾甲M： I 27B0MIN I 1fc#i ftilR CSZrrirn6町电加皆：I訓HMIN : EtF： SilR Efrlfe; IJrnir. 图4.3 工况一结构应力图(/ max=178.2Mpa4 6T3S7e+H4 249/*4bo okbaoom图4.5工况二计算模型4.LDlt&+031jODSmZD 1.49+= 100 L -X3573+-100L -52L?D=100L 7-003=100 L M5Lt5s0L -1jOQL57i 迹 -1600 1002 -1544h*N2MAX 1 107

12、urn 1 2411Bl左如軾您门讯（?!N 伽 E A 2拿“ XlWCSeWLJ吕滞1LCMHhl为益EO1讥SNdOOO3-?K7fc+W0O-TODOTt+TOOHEM ! 1樨 U HO IIEI图4.6 工况二结构应力图（/ max=145.4Mpa图4.7工况二结构变形图（f=44.0mm）3）工况三荷载作用下龙门桁架模型加载图、应力图及变形图，如图4.8、4.9、 4.10 :70Kr13K 3K SB395 3E SRSn7sz图4.8工况三计算模型Z0 CDOljH-O|Q 1 1443*00 L 沏価20Ol -siwL*m -73no*cni -e2Jiec+0Qi 1

13、 C5253e+QQ2 1 2-l274e+a02 1-=1324+002Z.5?56E+aOLR曲硼MN ;尹的吃 4 B.aJPhr图4.9 工况三结构应力图（/ max=143.3Mpa4Cl0Mfei0mL 3W1+W1L 226?1=+0014O8?n3+riOD3276ZWL2朋材3伽仙” Z0O1400 L 2a 1001 CDDDDa-l-Da 口Eftr=2E+0ULcd. .eGinttM2 苗41MEM : Sr* iilii(=*l图4.10 工况三结构变形图（f=45.0mm）(3)计算结果将以上结果汇总，见表4.1所示:* /计算工况结构最大组合 应力(MPa结构容

14、 许应力(MPa结构最大变形(mr)结构容 许最大 变形(mm)工178.2况21046.751工1145.4:况1i一j j21044.05111工143.3iII7 况三21045.051 11i1I门吊桁架最大容许挠度为1/400，龙门吊的跨径为20.45m,容许最大变形为20450/400=51mm最大挠度为46.7mmillILFTi ）屮或“1|FZfstz： 123诳+皿匚如电MKHi FC Tf K艮卉节真畔 H T：25?-M3iE L32c4UJ甩：W去5*7启F5rZ： t fljaaE-nC-C&Md :狂 ut t-ih i&ttlH4 i时珂m廿图4.13龙门桁架支

15、反力计算根据计算结构选用最不利荷载计算阴头支座，即作用在阴头支座上的荷载F=217.8kN。2工45a型钢支撑于工25a分配梁上，采用midas程序按照连续梁计算垫座应力。Midas模型、结果如图4.14、4.15所示。8K耳 強-J E-.=OJB 卜一N1 37E2ci-Ci01 1打莖#4云椁亠*1 7 fl7627e+CiODE 3ZS3Z.O+C0DZ .7M37e+CiODEin + 它冷苗弓土+00。 lib J4=c-w_UD -74iJ4：e-H)0 -=/A 号 3W_0j12!：07：eiOTL -IM%?*- ML图4.14龙门桁架阴头垫座计算模型rrrwH n-nos

16、rrnl rrnnRnnJi-J1i直or-lo罔一T1Qooarf-JCSRri. ! 0 ooerr 秤 】 n-nnalnn1I图4.15龙门桁架阴头垫座应力计算结果(/max=15.1Mpa龙门吊桁架垫座最大应力c =15.1Mpa (T =182Mpa,满足要求。4.8龙门桁架柱脚阴头垫座下箱梁弯曲应力复核计算阴头垫座约束反力即为分配梁所收荷载，分配梁与箱梁整体建模计算。荷载取 上小节计算得到的支反力计算值，如图 4.16。1*F：Ci O.MCCF+COO rri o.ooxc-icoo FlF：2 759=1518kN，满足 要求。4.10龙门桁架立柱柱脚连接座焊缝复核计算根据计

17、算，柱脚反力水平力F=33.5kN。根据钢结构设计手册连接座焊缝强度计算公式为:whelw式中：f 按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；N作用于焊缝长度平行方向的力；he 角焊缝的有效厚度，对直角焊缝等于 0.7hf，hf为较小焊脚尺寸，连 接座焊缝规定最小焊缝厚度为 8mm因此he 5.6mm ；lw 对接焊缝或角焊缝的计算长度。88规范规定角焊缝和不加引弧板 的对接焊缝，每条焊缝的计算长度均采用实际长度减去10mm 因此 lw 194 10184mm ；ffw 角焊缝的强度设计值。ffw 160MPa。将数据代入公式计算，f 33.5 10 32.5MPa=160MPa ,满足要求

18、。5.6 1845龙门吊稳定性验算5.1龙门桁架稳定性验算(1) 计算工况荷载组合：恒载+工作风荷载+额定起吊荷载(2) 参数取值自重系数：0.95起升荷载系数：1.15风力系数：1.15(3) 风荷载作用下抗倾覆稳定性计算根据TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范对风荷载的相关规定，取当地最大风速为29.3 m/s。基本风压： W0=1/1.6 19.32=536.6Pa风荷载强度： W=K 1K2K3W0=0.8 1.0 1.0 536.6=429.2Pa；则贝雷腹杆风荷载：Q1=0.05 29.2=21.5N/m 贝雷上下弦杆风荷载:Q1=0.1 429.2=42.9N/m根据

19、计算，在非工作状态风荷载作用下龙门吊倾覆力矩695.4KN m0,说明龙门吊满足稳定性要求。5.2龙门桁架支腿斜撑稳定性验算根据钢结构设计手册，稳定性计算式为：NA式中：N 构件的轴向力，C25a型钢最大轴力为：N 11.8KN。A 构件的横截面面积，C25a型钢面积为A 0.003491m2。i 强轴和弱轴的截面回转半径，C25a型钢i 98.1mm。轴心受压构件稳定系数。C25a型钢长细比 鸟 4000 40.77，查表得： 0.865。i 98.1将数据带入上式，计算可得：对于C25a型钢管：118 :3.9MPa 182MPa。0.865 0.00349满足要求。1 ）横吊梁的整体稳定性可按下式核算:NmxMxANxAWx(1- x )Nex式中：Wm Wly 横吊梁在水平和垂直方向的截面地抗矩;x在弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数;