桥式起重机设计计算讲义

起重机设计计算培训讲义

1 一、通用桥式起重机箱形主梁强度计算(双梁小车型)

1、受力分析

作为室内用通用桥式起重机钢结构将承受常规载荷GP、QP和HP三种基本载荷和偶然载荷SP，因此为载荷组合Ⅱ。

其主梁上将作用有GP、QP、HP载荷。

主梁跨中截面承受弯曲应力最大，为受弯危险截面；主梁跨端承受剪力最大，为剪切危险截面。

当主梁为偏轨箱形梁时，主梁跨中截面除了要计算整体垂直与水平弯曲强度计算、局部弯曲强度计算外，还要计算扭转剪切强度，弯曲强度与剪切强度需进行折算。

2、主梁断面几何特性计算

上下翼缘板不等厚,采用平行轴原理计算组合截面的几何特性。

起重机设计计算培训讲义

2 图2-4

注：此箱形截面垂直形心轴为y-y形心线，为对称形心线。因上下翼缘板厚不等，应以x’— x’为参考形心线,利用平行轴原理求水平形心线x—x位置cy。

① 断面形状如图2-4所示,尺寸如图所示的H、1h、2h、B、b、0b等。

② 3212FFFF [11BhF，02bhF，23BhF]

③ Frq (mkg/)

④

321232021122.)21(2)2(FFFhFhhFhHFFyFyiic (cm)

⑤ 223322323212113112212)(212yFBhyFhhHbyFBhJx (4cm)

⑥ 202032231)22(21221212bbFhbBhBhJy (4cm)

⑦ cXXyJW/和cXyHJ/(3cm)

⑧

2BJWyy (3cm)

3、许用应力为][和][。

载荷组合

类别 安全系数 拉伸、压缩、

弯曲许用应力 剪切

许用应力 端面挤压

许用应力

组合Ⅰ

(Ⅰ类载荷) 48.1In 48.1][Is 3][][I

I I][ 5.1][cd

组合Ⅱ

(Ⅱ类载荷) 34.1IIn 34.1][IIs 3][][II

II II][ 5.1][cd

组合Ⅲ

(Ⅲ类载荷) 16.1IIIn 16.1][IIIs 3][][III

III III][ 5.1][cd 起重机设计计算培训讲义

3 4、受力简图

q2Sq8++2S-b2S-bBRARBA21PP图2-5

1P与2P为起重小车作用在一根主梁上的两个车轮轮压，由QP和小车自重分配到各车轮的作用力为轮压。如PPP21时，可认为P等于QP和小车自重之和的四分之一。

5. 主梁跨中集中载荷(轮压1P和2P)产生最大垂直弯矩Mp

4)(212SPPMp (N·m) 1P≠2P时简算

22bSPMp (N·m) PPP21时

22bSPMp (N·m) 1P≠2P时，可近似取221PPP

注：建议当1P≠2P时，采用221PPP计算为佳。

6. 跨中均布载荷(自重GP)产生最大垂直弯矩Mq

88211qSSPMqG (N·m) 起重机设计计算培训讲义

4 7. 主梁跨中垂直最大弯矩M 垂

MqMpM垂

8. 主梁跨中水平惯性载荷产生弯矩水M

惯qS/2SP惯P惯图2-6

)23(24)21(42rSSqrSSPM惯惯水 (N·m)

式中：

yyJJBlcSr21233·28

yJ1——主梁端截面的)(4cmJy

yJ2——端梁截面的)(4cmJy

ZZPP151惯

)(21QPP小车自重

1Z——起重机大车驱动轮数

Z——总轮数

ZZqq151惯 起重机设计计算培训讲义

5 9. 主梁跨中截面弯曲强度计算

34.1][4sIIYXWMWM水垂

10. 主梁跨端剪切强度计算

Sb2P1Pq图2-7

跨端最大剪力maxQ

2)1(21maxqSSbPPQ

跨端最大剪应力

3][][ 2·10maxIIIIxJSQ

0S——主梁跨端截面的静面矩（中性轴以上面积对中性轴的静面矩，各面积乘以形心至中性轴距离；3cm）

——腹板厚（cm）

xJ1——截面的水平惯性矩（4cm）

起重机设计计算培训讲义

6 二、通用桥式起重机箱形主梁刚度计算

1. 垂直静刚度垂f

][48)(321fEJSPPfx垂 ——简算

][12)75.0( )(2221fEJlSlPPfx垂 ——精算

l为小车轮压至主梁支承处距离，见下图所示。

b12图2-8

当PPP21时

][6)75.0( P22fEJlSlfx垂

注：① 1P、2P不乘以系数。

② 均布载荷（自重GP）产生的垂直静刚度不予以计算，因无法检测。

2. 水平静刚度水f

参看图2-6。

2000][)45(384)31(4843SfrSEJSqrSEJSPfyy水惯惯水

水f不检测，只作为设计计算用。

起重机设计计算培训讲义

7 三、通用桥式起重机箱形主梁稳定性计算

整体稳定性一般不作计算，因为是简支梁，不可能发生失稳造成前倾与侧翻，通常情况下只要计算出主梁水平刚度2000][Sff水水时即可免算。

以箱形受弯构件局部稳定性为例，作为简支梁箱形截面主梁，弯曲时只有腹板受压区和受压翼缘板处才有局部失稳的可能。保证不失稳的办法是设置加劲肋。

1. 腹板的局部稳定性计算

分两种情况处理：一种是正轨(包括半偏轨)箱形梁，局部压应力0m；另一种是偏轨箱形梁，局部压应力0m(轮压作用在腹板上)。

(1) 横向加劲肋间距a的确定

① 当shh235800时，0h——腹板高，h——腹板厚，s——材料屈服极限。

0m时，可不设置加劲肋。

0m时，按结构适当增设加劲肋。 起重机设计计算培训讲义

8 ② 当shsh235100235800时，应设置横向加劲肋，此时取ha5.2。

③ 当shsh2351702351000时，应设置横向加劲肋。

当0m时：

a) 当12000hh时，取02ha

b) 当150012000hh时，取100050000hhha

c) 当15000hh时，取500100000hhha

上式中可查下表2-4。

表2-4

201100hh 0 100 140 180 200 220 240

 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06

201100hh 260 280 300 320 340 360 380

 1.07 1.09 1.10 1.12 1.14 1.16 1.18

201100hh 400 420 440 460 480 500 520

 1.21 1.24 1.27 1.31 1.35 1.40 1.46

201100hh 540 560 580 600 620 640

 1.53 1.61 1.71 1.84 2.01 2.24 起重机设计计算培训讲义

9 表2-4中1为腹板与受压翼缘板接触处的弯曲应力如图2-10所示。

σ图2-10

上式中00maxhQ(maxQ——最大剪力，对简支梁ARQ21max，AR为支反力)

当0m时：

41003KhhKah

注：3K和4K查表2-5

表2-5

1/m 3K 4K 1/m 3K 4K

≤0.05 21 2362 0.80 402 1096

0.10 42 2292 0.85 417 1044

0.15 64 2219 0.90 429 1001

0.20 107 2076 0.95 441 965

0.25 152 1933 1.00 450 931

0.30 189 1808 1.10 450 900

0.35 219 1710 1.20 450 870

0.40 248 1613 1.30 450 840

0.45 267 1540 1.40 450 810 起重机设计计算培训讲义

10 0.50 289 1467 1.50 450

780

0.55 310 1394 1.60 450

750

0.60 331

1324 1.70 450 720

0.65 352

1254

1.80 450 690

0.70

371 1199 1.90 450 660

0.75 387 1147 2.00 450 630

上表中m——局部压应力。

][ cPm

P——轮压

——翼缘板厚

yhac2

mma50

yh为轨道高度。

④ 当shsh2352402351700时，

此时除应设置横向加劲肋，同时应增设一条纵向加劲肋。

当0m时，

01)41~51(hh

102hhh

当1002hh时，25.2ha