《吊车梁设计》PPT课件.ppt

3.4 吊车梁设计(Design of Crane girder),起重机的工作级别,是按起重机利用等级和载荷状态划分，是表明起重机工作繁重程度的参数 。,吊车的工作制等级与工作级别的对应关系,主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。,何为吊车梁？,按支撑情况分,简支梁,连续梁,吊车梁的类型,按结构体系分,下撑式,桁架式,2.7.1 吊车梁系统的组成,吊车梁系统：,吊车梁（吊车桁架） 制动结构,制动梁 制动桁架,制动结构的作用：,承受横向水平力 侧向支承上翼缘，保证吊车梁的整体稳定 制动梁可兼作检修平台,正在建设的门式刚架工程实例,山墙抗风柱,吊车梁,天窗架,单轴对称工字形截面(加强上翼缘）,Q 30t，L 6m， A1 A5级,适用范围：,带制动梁的吊车梁,横向水平荷载,吊车梁,制动梁,受力情况：,适用范围：,制动梁,竖向荷载,制动梁宽度：1200mm,带制动桁架的吊车梁,竖向荷载,横向水平荷载,吊车梁,制动桁架,对边列柱增设辅助桁架、水平支撑 和垂直支撑。,受力情况：,适用范围：,制动桁架,制动宽度：1200mm,3.4.3 吊车梁的荷载计算和内力分析,竖向荷载F,横向水平荷载（刹车力及卡轨力）: T,纵向水平荷载（刹车力）TL,传递给柱间支撑，不影响吊车梁,F,F,TL,1、吊车梁的荷载,式中：1 动力系数， 对悬挂吊车及A1A5的软钩吊车，取1.05， 对A6A8的软钩吊车 硬钩吊车 其他特种吊车； Q可变荷载分项系数，一般取1.4； Pk，max吊车每个车轮的最大轮压，查吊车资料,1）吊车竖向荷载，设计值,取1.1,2）吊车横向水平荷载,小车沿桥架移动时因刹车引起的制动力：,式中：系数； Q可变荷载分项系数，一般取1.4；,当Q10t时， =0.12; 当Q1550t时， =0.1; 当Q75t时， =0.08;,软钩吊车,硬钩吊车, =0.2,横向水平荷载考虑两个方向的刹车情况。,Q吊车额定起重量； Q1小车重量； n桥式吊车的总轮数；,对于A6A8级吊车，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力，不与小车沿桥架移动时因刹车引起的制动力同时考虑。,2系数， 软钩吊车 0.1 抓斗吊车 0.15 硬钩吊车 0.2,注意：,3）吊车纵向水平荷载,吊车桥架沿吊车梁运行时因制动引起的制动力：,式中: Q 可变荷载分项系数，一般取1.4； Tk1 吊车每个制动轮的纵向水平制动力，取0.1Pk,max,4）其他荷载,自重：吊车梁和制动结构、支撑等重量，可通过乘系数 来考虑表3.9。,竖向荷载全部由吊车梁主体承受 横向水平荷载由制动梁、制动桁架承受（含吊车梁上翼缘） 纵向水平荷载由吊车梁与柱的连接及柱间支撑承受，梁偏压不计。,吊车梁截面部件受力：,计算力及吊车台总数组合表,取大者,计算力及吊车台总数组合表,取大者,2.7.3 吊车梁的内力计算,吊车荷载为移动荷载,确定最不利轮压位置,计算最大内力,采用影响线法,根据影响线法，计算弯矩时的吊车的最不利轮距布置为：轮子的排列位置应使所有梁上轮压的合力作用线与最近一个轮子间的距离被梁中心线平分，且此轮压所在位置即为为最大竖向弯矩的截面位置。,计算弯矩时的计算简图,计算剪力时的计算简图,确定绝对最大弯矩:,A,B,C,2019/11/10,轮子的排列位置应使所有梁上轮压的合力作用线与最近一个轮子间的距离被梁中心线平分，且此轮压所在位置即为为最大竖向弯矩的截面位置。,注意：,附加轴力的计算：用桁架内力分析方法计算,制动桁架节间局部弯矩按以下近似公式：,轻中级工作制吊车：,重级工作制吊车：,当吊车梁采用制动桁架时，需要计算附加轴力和局部弯矩。,a,TH,d,3.4.5 焊接实腹式吊车梁的截面选择,焊接吊车梁的截面设计方法同普通焊接梁，考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定各个方面满足要求。,强度验算 整体稳定验算 刚度验算 疲劳验算,截面验算,1、强度验算,1)正应力,加强上翼缘吊车梁,受压区： A点最不利,受拉区：,Wny吊车梁上翼缘截面对 y轴的净截面抵抗矩。,A点最不利,Wny1制动梁截面对其 形心轴y1的净截面抵抗矩。,带制动梁的吊车梁,带制动桁架的吊车梁,A点最不利,An吊车梁上翼缘及腹板15tw的净截面面积之和。,F 集中力,对动力荷载应考虑动力系数；,集中荷载增大系数，重级工作制吊车1.35，其他1.0；,lz -集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：,tw,h0,hy,a,lz=a+5hy,a,a1,tw,hy,hR,hy,lz,c,lz=a+5hy+2 hR,lz=a+2.5hy+a1,局部压应力,2、稳定验算,设有制动结构的吊车梁，其侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证，不需验算。加强上翼缘的吊车梁，应按下式验算其整体稳定。,-依梁在最大刚度平面内弯 曲所确定的整体稳定系数,GB50017-2017,局部稳定性验算,根据腹板高厚比设置腹板加劲肋。,1）翼缘板,2）腹板,直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件,或其他不考虑屈曲后强度的组合梁，按以下原则布置腹板加劲肋：, 时，配置横向加劲肋,计算其间距或腹板局部稳定性。, 时， 的梁， 宜按构造配置横向加劲肋； 的梁，可不配置加劲肋。,3、刚度验算,按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。,吊车梁的竖向挠度：,式中：v吊车梁的容许挠度,轻级桥式吊车：l/800,中级桥式吊车：l/1000,重级桥式吊车：l/1200,钢结构设计规范（GB50017-2003）规定：对于工作级别为A7、A8吊车的制动结构，计算其水平挠度，按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。,注意：,4、疲劳验算,构造上： 选用合适的钢材标 号和冲击 韧性要求。 构造细部选用疲劳强度高的连接形式。 例：对于A6A8级和起重量Q50t的A4，A5级吊车粱，其腹板与上翼缘的连接应采用焊透的K形焊缝。,A6A8级吊车梁和重、中级吊车桁架且循环次数5104次，应进行疲劳验算，验算部位：,采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数，按常幅疲劳问题计算。,f 欠载效应的等效系数 对焊接部位为应力幅，=max-min 对非焊接部位折算应力幅，=max-0.7min 循环次数n=2106次时的容许应力幅。,式中：,循环次数n为2106次的容许应力幅（N/mm2 ）,GB50017-2017,GB50017-2017有14个分类,【例题】一简支吊车梁，跨度12m，钢材Q345，承受两台起重量为5010t，级别A6的桥式吊车，吊车跨度31.5m，吊车最大轮压标准值及轮距如图，横行小车自重Q为15.4t。吊车粱的截面初步尺寸如图，为固定吊车轨，在梁上翼缘板上有两螺栓孔，为了连接下翼缘水平支承，在下翼缘板的右侧有一个螺栓孔，孔径均d24M(M22)。试验算此截面是否满足要求。,解：,1、荷载计算,1)竖向荷载,用于挠度计算：,2)横向水平荷载,用于强度、稳定性和连接计算：,2、内力计算,1)两台吊车荷载作用下的内力,竖向轮压作用：,横向水平力作用：,用于承载能力极限状态的计算：,2)一台吊车荷载作用下的内力,竖向轮压作用：,横向水平力作用：,吊车梁的内力汇总表,用于横向挠度计算时：,2、截面几何性质计算,1)吊车梁,毛截面惯性矩：,净截面形心位置：,净截面惯性矩：,净截面面积：,净截面模量：,半个毛截面对x轴的面积矩：,2、截面几何性质计算,2)制动梁,净截面面积：,净截面惯性矩：,对y1轴的净截面模量(吊车梁上翼缘左侧外边缘)：,截面形心至吊车梁腹板中心之间的距离：,2、截面验算,上翼缘最大正应力：,腹板局部压应力验算(吊车轨高取170mm)：,腹板最大剪应力：,1）强度验算,2）整体稳定性验算,因有制动梁，整体稳定可以保证，不需验算。,吊车梁的竖向挠度：,制动梁的水平挠度（可不算）：,3）刚度验算,4）疲劳验算,下翼缘与支撑连接处的主体金属：,下翼缘与腹板连接角焊缝：,5）局部稳定验算,翼缘板：,腹板：,应计算配置横向加劲肋，取间距a为3000mm=1.875h0.,弯曲正应力临界值的通用高厚比为：,则：,剪应力临界值的通用高厚比为：,则：,局部压应力临界值的通用高厚比为：,则：,验算跨中腹板区格：,验算跨中腹板区格：,6）支座加劲肋计算,