5 计算书牛腿的设计计算

5 牛腿的设计计算

5.1 牛腿所受作用力的设计值

3431(386.09.810785088.4106.09.8100.56)4.6582DPkN

maxmax,221.0511.05921128.866kDPkN

max1.21.41.24.6581.4128.8185.91DVPDkN

185.910.3870.646MVekN·m

图5-1 牛腿截面尺寸

5.2 截面选择

（截面如图5-1所示）

所需净截面抵抗矩为：6370.64610312.9391.0521510xnxxMWfcm3

按经验公式得经济高度为：337307312.9393017.5exhWcm

参照以上数据，考虑到截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选截面高度为30hcm。

腹板厚度按负担支点处最大剪力需要得: 31.51.5185.91107.44300125wwvVthfmm

按经验公式估算： 301.651111wwhtcm

选用腹板厚度为：10wtmm

依近似公式计算所需翼缘板面积：

312.9391.0305.436306xwwwWthbthcm2

试选翼缘板厚度为：14tmm ，翼缘板宽度为200mm，翼缘得外伸宽度为：

120010952bmm ，952356.1131314yf

所以翼缘板得局部稳定可以保证。

使用变截面牛腿，端部截面高度为:200hmm。

5.3 强度验算

201.42(301.42)1.083.2Acm2

33112030201.0301.4213137.55731212xIcm4

13137.5573875.83715xxIWhcm3 ，492.880Scm3`

正应力为：

6370.6461076.821.05875.83710xxxMWN/mm2215fN/mm2

剪应力为：

64185.91492.8801069.7513137.55731010xwVSItN/mm2125vfN/mm2

强度满足要求。

5.4 焊缝计算

（如图5-2所示）

取焊脚8fhmm, 腹板上竖向焊缝有效截面面积为:

0.7827223046.4wAmm2

全部焊缝对轴的惯性矩为:

2333000.781120.782005.620020.78272221212wI

232725.6140.78955.6952212

109240352mm4

焊缝最外边缘的截面模量为 图5-2 牛腿截面尺寸

1109240352702059155.6wWmm3

翼缘和腹板连接处的截面模量为

2109240352803238136wWmm3

焊缝最大应力为

61170.64610702059fwMW

100.627 N/mm211.22160195.2wffN/mm2。

牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力m2和剪力 引起的应力v2共同作用：

62270.6461087.952803238mwMWN/mm2

32185.911061.0263046.4vwVAN/mm2

22222287.85261.02694.4531.22mvN/mm2160wffN/mm2

焊缝强度满足要求。

5.5 牛腿肋板计算

牛腿构造及尺寸如图5-3所示，肋板承受的压力为324.38PVKN

图5-3 牛腿构造及尺寸

(1) 肋板尺寸确定：

在腹板两侧成对的配置横向加劲肋，则肋板外伸宽度

02004040473030shbmm，取80sbmm

肋板厚度：5.315ssbtmm，取10stmm。

(2) 承压强度计算：

切肢尺寸确定：

翼缘处802733sbmm，取15×2＝30mm

腹板处804022sbmm，取20×2＝40mm

承压面积2(8015)101300bAmm2

端面承压强度设计值为325cefN/mm2

3185.9110143.0081300bPAN/mm2325cef N/mm2

抗压强度满足要求。

(3) 稳定计算：

如图阴影部分面积：(1510210)10801024700Amm2

绕腹板中线的截面惯性矩为：

3311(801080)1010(15102)225141671212Imm4

回转半径：2251416769.2124700IiAmm ， 长细比：2002.8969.212，按截面c类，查得稳定系数0.999

3185.911039.5950.9994700NAN/mm2215fN/mm2

(4) 强度计算：

按悬臂梁计算，每块肋板受力为：

185.9192.95522PNkN

38092.955103.71822sbMNkN·m

622663.7181055.7710200MthN/mm2215fN/mm2

31.51.592.9551069.71610200VthN/mm2215fN/mm2

(5) 焊缝计算：

肋板与翼缘板连接处水平焊缝：由于水平方向上的力很小，主要是水平方向的刹车力，可以取焊缝18fhmm,足可以满足抗剪强度要求。

肋板与腹板连接处竖向焊缝：

设28fhmm

32292.9551051.90.70.782(20040)ffwVhl N/mm2

62222663.71810155.60.70.78(20040)fdwMhl N/mm2

2222155.651.9137.71.221.22ff N/mm2160f N/mm2

焊缝强度满足要求。

0.90.910.4519076.95bvfNnPkN

0.80.8190162btNPkN

拉剪共同作用下，受力最大螺栓的承载力验算：

5.53368.330.5176.95162vtbbVtNNNN，强度满足要求。 (2) 确定端板的厚度：

（1） 两边支承类端板：

端板外伸时：6[2()]fwtwffweeNtebeeef

36667068.331015.35662802606066205mm

（2）

无加劲肋类端板

第二排螺栓的设计拉力为：

3222222138.561023043.6552(23602230)MtiMyNNmykN

32336643.6551015.30.5(0.523066)205wtweNtaefmm

故板厚取20tmm。

(3) 门式刚架斜梁与柱相交的节点域剪应力验算：

6138.561062.2135804808bccMddtN/mm2125vfN/mm2

满足要求，不用设置斜加劲肋。

(4) 构件腹板强度验算：

243.665tNkN0.462PkN

30.46210117.424668wwPetN/mm2215fN/mm2满足要求。

(5) 腹板与端板的焊缝计算：

取焊脚8fhmm，

355.329109.32180.72(580225)fewVhlN/mm2160wffN/mm2。

焊缝抗剪强度满足要求。