橋式起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)

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1、第一章 橋式起重機(jī)一般介紹 § 1-1 起重機(jī)及其分類 起重機(jī)械是用來進(jìn)行起吊、 空中搬運(yùn)的一種設(shè)備， 在社會(huì)生產(chǎn)及人們生活中 具有重要作用， 應(yīng)用極為廣泛。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 我國起重機(jī)械已發(fā)展到近千個(gè)品 種和三、四千種規(guī)格。根據(jù)我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，起重機(jī)械大致可分為三大類。 一、 輕小型起重設(shè)備 這種設(shè)備一般只有升降機(jī)構(gòu)而無運(yùn)行機(jī)構(gòu)， 屬于這類設(shè)備的有： 千斤頂、 手 動(dòng)葫蘆和電動(dòng)葫蘆（常配有運(yùn)行機(jī)構(gòu)）等。 二、 升降機(jī) 只有升降機(jī)構(gòu)而無運(yùn)行機(jī)構(gòu)，但有完善的安全裝置，如電梯、升船機(jī)、物料 升降機(jī)即屬于此類。 三、 起重機(jī) 起重機(jī)一般是指除了有起升機(jī)構(gòu)外還有水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重設(shè)備。

2、起重機(jī)根 據(jù)水平運(yùn)行的形式不同， 又分為臂架式 （旋轉(zhuǎn)式）起重機(jī)和橋式起重機(jī)兩種類型。 臂架式起重機(jī)除有起升機(jī)構(gòu)外， 通常還有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)， 可以在圓形 場(chǎng)地及其上空作業(yè)。 這類起重機(jī)還可裝設(shè)在運(yùn)輸工具上構(gòu)成運(yùn)行臂架起重機(jī)， 如 門座、塔式、汽車、鐵路起重機(jī)等，特別適用于露頭裝卸及安裝工作。 橋式起重機(jī)除有起升機(jī)構(gòu)外， 配有小車、 大車兩個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)， 可在長方形場(chǎng) 地及其上空作業(yè)。這類起重機(jī)適用于車間、倉庫及露天貨場(chǎng)等處工作。 橋式起重機(jī)又有通用橋式起重機(jī)、冶金（專用）橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)等 多種類型。 橋式起重機(jī)橫架在固定跨間上空用來吊運(yùn)各種物料及設(shè)備， 又稱“天 車”或“行車

3、”。根據(jù)起吊裝置不同，通用橋式起重機(jī)又分為吊鉤（橋式）起重 機(jī)、電磁盤（橋式）起重機(jī)和抓斗（橋式）起重機(jī)等三種，在實(shí)際生產(chǎn)中吊鉤橋 式起重機(jī)應(yīng)用最多。 上述三種通用橋式起重機(jī)除抓取裝置不同外， 其結(jié)構(gòu)基本相 同。 § 1-2 通用橋式起重機(jī)的機(jī)構(gòu) 通用橋式起重機(jī)主要由橋架（大車架）、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、操縱室、裝有升降 機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的小車以及電氣設(shè)備等組成。 橋架是起重機(jī)的基本構(gòu)件。 雙梁橋架由兩根主梁和兩根端梁組成。 端梁中間 一般帶有接頭，主梁有箱形、桁架等形式。在主梁上方鋪有鋼軌，供小車運(yùn)行。 在兩主梁的外側(cè)裝有走臺(tái)，設(shè)有安全欄桿。在裝有操縱室（駕駛室）一側(cè)的走臺(tái) 上裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。在

4、另一側(cè)走臺(tái)上裝有小車上所有電氣設(shè)備的宮供電裝置， 如有滑觸線、集電器和電纜線等。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、變速器、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸節(jié)、車輪等組成。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為集中驅(qū)動(dòng)與分別驅(qū)動(dòng)兩種。 集中驅(qū)動(dòng)時(shí)， 只有一 套驅(qū)動(dòng)裝置裝于走臺(tái)中部， 驅(qū)動(dòng)裝置通過傳動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪。 分別驅(qū)動(dòng) 時(shí)，在走臺(tái)兩端各有一套驅(qū)動(dòng)裝置分別帶動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪， 中間沒有較長的傳動(dòng)軸。 分別驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，由于省去傳動(dòng)軸，橋架自重較輕，安裝和維修較方便，所以 大部分起重機(jī)采用這種驅(qū)動(dòng)方式。 操縱室又稱駕駛室， 是裝于傳動(dòng)走臺(tái)側(cè)主梁下方一端的一個(gè)吊艙。 在操縱室 內(nèi)，裝有大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)的操縱系

5、統(tǒng)和有關(guān)裝置。操縱室上方有通 向走臺(tái)的艙口。 小車又稱臺(tái)車， 主要包括小車架、 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 用以驅(qū)動(dòng)小車沿主梁上的軌道運(yùn)行。起升機(jī)構(gòu)用以吊起和放下物料。 § 1-3 通用橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 一、 起重量（ Q） 起重量是指起重機(jī)允許吊起的最大重量， 又稱額定起重量， 通常以噸作單位。 各種起重機(jī)的最大起重量，須符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（ GB783-87）。 二、 跨度（ L） 橋架兩端車輪垂直中心線間的距離， 即大車軌道中心線間的距離稱為起重機(jī) 的跨度， 以米做單位。 起重機(jī)的跨度是根據(jù)廠房的跨度確定的， 跨度值應(yīng)符合國 家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（ 790-65 ）。

6、 三、 工作速度 工作速度包括起升速度、 小車運(yùn)行速度和大車運(yùn)行速度 （起重機(jī)運(yùn)行速度） 。 中、小起重量的起重機(jī)，起升速度一般在 8?20米/分之間，A1?A5工作級(jí)別的 取較低值，A6?A8工作級(jí)別的取較高值。安裝用起重機(jī)的起升速度一般在 1?4 米/分之間。小車運(yùn)行速度一般在 30?50米/分，跨度大的取較高值，否則取較 低值。起重機(jī)運(yùn)行速度一般在 80?120 米/ 分，過慢會(huì)降低生產(chǎn)效率，快則啟動(dòng) 和制動(dòng)時(shí)的振動(dòng)沖擊大。 四、 工作級(jí)別 根據(jù)國標(biāo)規(guī)定（GB3811-83，起重機(jī)的工作級(jí)別，按照其利用等級(jí)和載荷 狀態(tài)不同，分為A1?A8八級(jí)。 起重機(jī)的利用等級(jí)表示起重機(jī)被使

7、用的頻繁程度， 起重機(jī)的利用等級(jí)按其在 設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)總的工作循環(huán)次數(shù)（起吊的次數(shù)）分為十級(jí)（ U0? U9）。 起重機(jī)的載荷狀態(tài)表示起重機(jī)受載的輕重程度， 它決定于每次起吊的實(shí)際重 量及起吊各種重量的次數(shù)。起重機(jī)的載荷狀態(tài)分為四級(jí)： Q1-輕級(jí)，表示很少起 升額定載荷；Q2-中級(jí)，表示有時(shí)起升額定載荷，一般起升中等載荷； Q3-重級(jí)， 表示經(jīng)常起升額定載荷；Q4-特重級(jí)，表示頻繁起升額定載荷。 設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)， 根據(jù)載荷狀態(tài)和利用等級(jí)， 即可從國標(biāo)中查知起重機(jī)的工作 級(jí)別。工作級(jí)別不同，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算的要求不同。 第二章 設(shè)計(jì)原則及基本資料 § 2-1 主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算原則 根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)

8、范（GB3811-83規(guī)定，主梁采用許用應(yīng)力法計(jì)算。必須 進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛性計(jì)算，并滿足規(guī)定要求，計(jì)算時(shí)一般不考慮材料塑性的 影響。對(duì)工作級(jí)別為A6、A7、A8級(jí)的主梁。應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算，并滿足規(guī)定 的要求。 許用應(yīng)力法，即在強(qiáng)度計(jì)算中以材料的屈服限，在穩(wěn)定性計(jì)算中以穩(wěn)定臨界 應(yīng)力，在疲勞強(qiáng)度計(jì)算中以疲勞強(qiáng)度限除以一定的安全系數(shù)， 分別得到強(qiáng)度、穩(wěn) 定性和疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力，構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)力不得超過其相應(yīng)的許用值。 剛性要求是指結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生的變形量，不超過許用的變形值。 許用應(yīng)力有載荷組合的類別及材料決定。 § 2-1 設(shè)計(jì)主梁的基本材料 一、 計(jì)算載荷 設(shè)計(jì)中直接使用

9、的載荷，稱為計(jì)算載荷。由于起重機(jī)主梁受的外載荷很多， 在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)無法完全考慮，也沒有必要完全考慮，因此只選擇與其破壞形 式有關(guān)的、具有典型性的載荷作為設(shè)計(jì)依據(jù)，這種載荷通常稱為計(jì)算載荷。作用 在主梁上的載荷有：固定載荷、活動(dòng)載荷、水平慣性載荷等。 （一） 固定載荷。此類載荷按分布特點(diǎn)可分為兩種。 1、 固定均布載荷。屬于這類載荷的有： 1） 主梁自重（q'）（包括主梁、軌道、走臺(tái)、欄桿等）。設(shè)計(jì)前參考同類產(chǎn) 品初步估計(jì)或由有關(guān)圖表查出。 2） 集中驅(qū)動(dòng)時(shí)，橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的均布載荷（q'）可從有關(guān)圖表查出。 2、 固定集中載荷。屬于這類載荷的有： 1） 操縱室重量（G）。通常

10、GC'=1.3噸，作用點(diǎn)距梁一端距離為：Lc=2.8m。 2） 驅(qū)動(dòng)部件重量（G',根據(jù)起重量查有關(guān)圖表。注意集中驅(qū)動(dòng)與分別驅(qū) 動(dòng)的差別。集中驅(qū)動(dòng)時(shí)，G '作用于跨中，分別驅(qū)動(dòng)時(shí)作用于主梁兩端。大車運(yùn) 行機(jī)構(gòu)重量（集中驅(qū)動(dòng)）見表 2-1所示。 表2-1大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)重量（集中驅(qū)動(dòng)） 起重量（Q）（ t） 均布重量（q'y ） （t/m ） 集中重量（G'）（ t） 5 0.06 ?0.065 0.7 10 0.065 ?0.07 0.75 15/3 0.07 ?0.075 0.85 20/5 0.08 ?0.085 1.0 30/5 0.09 ?0.1 1

11、.2 50/5 0.12 ?0.15 2.0 100/20 0.18 ?0.2 3.0 起重機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于軌道接頭或不平，會(huì)使主梁受到?jīng)_擊作用，相當(dāng)于主梁 在垂直方向增加了一個(gè)附加載荷。 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)須考慮該附加載荷的作用， 將上 述各固定載荷均乘以大于1的系數(shù)，該系數(shù)稱為運(yùn)行沖擊系數(shù)，用 K表示。K的 大小與運(yùn)行速度有關(guān)，可由公式算出，或由表 2-2查出。 表2-2沖擊系數(shù)K 運(yùn)行速度（m/s） V 1.0 1.0 ?1.5 1.6 ?3.0 > 3.0 K 1.0 1.1 1.2 1.3 因此，計(jì)算固定載荷分別為：q=kq”，G=kG 式中：q”=

12、 q'+ q'y G' = Gc'+ Gq' q'----主梁自重固定均布載荷；q'----橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的均布載荷。 Gc----操縱室重量引起的固定集中載荷；Gq'----驅(qū)動(dòng)部件引起的固定 集中載荷 （二）活動(dòng)載荷 活動(dòng)載荷就是小車車輪作用在主梁鋼軌上的輪壓。 活動(dòng)載荷包括小車自重和 起重量兩者作用的總和。 另外，起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，重物對(duì)主梁會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直慣性 力的作用，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，考慮重物慣性力的作用，將起重量乘以大于1的系數(shù)， 該系數(shù)稱為動(dòng)力系數(shù)，用 ①表示。①的大小與工作級(jí)別有關(guān)，可由表 2-3查出。 表2-3動(dòng)力系數(shù)值① 工作級(jí)別 A4 （輕

13、級(jí)） A5仲級(jí)） A6 （重級(jí)） ① 1.1 1.2 1.3 因此，計(jì)算活動(dòng)載荷，即小車車輪的計(jì)算壓力為: R=PX+① Po=G/2+ ① Q/2 Px——小車自重引起的車輪壓力。 Po――起重量引起的車輪壓力。 （三）水平慣性載荷 橋架運(yùn)行時(shí)的起動(dòng)和制動(dòng)，將使主梁受水平慣性力的作用。水平慣性力由兩 部分組成，如圖2-1所示。其一是帶載小車引起的，小車上撓性懸掛著的起升質(zhì) 量按與起重機(jī)剛性連接對(duì)待，它以集中力的方式作用在跨度中間， 通過小車輪與 軌道側(cè)向接觸傳給主梁。其二是橋架質(zhì)量（主梁自重）引起的，以均布載荷的方 圖2-1水平慣性力示意圖 慣性力的大小，

14、按質(zhì)量與運(yùn)行加速度乘積的 1.5倍計(jì)算，“ 1.5 ”倍是考慮 驅(qū)動(dòng)力突變產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)。加速度可由橋架運(yùn)行速度及加（減）速時(shí)間算得， 加（減）速時(shí)間如表2-4所示。 表2-4橋架運(yùn)行速度及相應(yīng)的加（減）速時(shí)間 運(yùn)行速度（米/秒） 2.5 2 1.6 1 0.63 力卩（減）速時(shí)間（秒） 6.3 5.6 5 4 3.2 水平慣性力的最大值不應(yīng)大于主動(dòng)車輪與鋼軌間的摩擦力。 該摩擦力為：F= 卩P驅(qū) 式中：卩一一車輪與鋼軌間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。 P 驅(qū)一一作用于驅(qū)動(dòng)車輪上的總壓力。 通常取卩=0.14 - 1/7 ,因此作用在兩根主梁上的最大水平慣性力為 P'慣

15、 =1/7P 驅(qū)。 作用在一根主梁上的水平慣性力為： P'慣=F/2=1/14P驅(qū) 在實(shí)際計(jì)算中，取P'=1/10P驅(qū)。 （四）扭轉(zhuǎn)載荷 當(dāng)確定扭轉(zhuǎn)力矩時(shí)，須要考慮扭轉(zhuǎn)載荷。扭轉(zhuǎn)載荷包括以下幾部分。 1、 懸臂作用的垂直載荷，如平臺(tái)自重、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、滑線自重等。 2、 水平慣性載荷。 3、 鋼軌與主梁軸線有偏差時(shí)產(chǎn)生的偏心作用的垂直載荷。 二、載荷組合 不同載荷同時(shí)對(duì)主梁起作用時(shí)，稱不同載荷的載荷組合。作用在起重機(jī)主梁 上的各種載荷，并不是同時(shí)出現(xiàn)的，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮各種載荷出現(xiàn)的機(jī)率， 按最不 利的情況，將載荷進(jìn)行組合，進(jìn)行計(jì)算，按許用應(yīng)力法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，載荷組 合有兩種

16、，如表2-5所示。 表2-5橋式起重機(jī)主梁的載荷組合 '-組合類型 載何種類 -?~ I n 垂直載荷 橋架自重 G+q K(G+q) 小車自重 Px Px 起升載荷 ①'Pq等 ①Pq 水平載何 小車起、制動(dòng)的慣 性載荷 ①’=(① +1) /2 FQ等=0等/2=①等/2=Q額 Q 第I類載荷組合是用于進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算的， 該類組合為大車不動(dòng)，小車位 于所規(guī)定的位置起升或下降重量。第U類載荷組合是用于進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算的， 即 進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算的，該類組合為小車位于跨度中部滿載下降制動(dòng)， 同時(shí)大車 平穩(wěn)制動(dòng)。剛度計(jì)算時(shí)，不考慮水平慣性載荷。 三、主梁

17、材料及許用值 主梁一般采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 A3、C3或普通低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn 15MnTi 等材料。A3鋼的（T s為24公斤/毫米2,16Mn的c s為35公斤/毫米2。 許用應(yīng)力由材料和計(jì)算載荷組合決定，對(duì)U類載荷組合可由表 2-6計(jì)算。 表2-6安全系數(shù)和許用應(yīng)力 安全系數(shù) 拉、壓、彎許用應(yīng)力 剪切許用應(yīng)力 擠壓許用應(yīng)力 n n=1.5 [C ] n=c s/1.5 [T ] n = C n/ 錯(cuò)誤！ 未找到引用源。 [C c] n =1 .5[ C ] n  疲勞許用應(yīng)力按下式計(jì)算：rv 0時(shí)，［c「］=1.67［ (T-i"(1-0.67r); r >

18、0 時(shí)，［c r］=1.67［ c -i］/{1-［1-( c -J/0.45 c b］r} r為應(yīng)力循環(huán)特性，決定于驗(yàn)算部位在第I類載荷組合作用下產(chǎn)生的最大應(yīng) 力及最小應(yīng)力。［c-1］為疲勞許用應(yīng)力的基本值，即r=-1時(shí)的疲勞許用應(yīng)力值。 ［c-1］可由表2-7查出。 表2-7疲勞許用應(yīng)力基本值［c -1］ (N/mrn) 接頭形式 材料 工作級(jí)別 A4 A5 A6 對(duì)接焊縫，力的方向與焊 A3 158.3 126 100 縫垂直 16Mn 158.3 126 100 筋板用雙面角焊縫與腹 A3 113 90 71.4 板連接 16Mn 1

19、13 90 71.4 桁架節(jié)點(diǎn)各桿件用角焊 A3 67.9 54 42.8 縫連接 16Mn 67.9 54 42.8 c為材料的抗拉強(qiáng)度，對(duì) A3鋼取 c=380N/mm2,對(duì)16Mn取c=500N/mm2。 起重機(jī)的剛性要求一般分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面。對(duì)一般的起重機(jī)不校核動(dòng)態(tài) 剛性。靜態(tài)剛性，指當(dāng)滿載小車位于跨中時(shí)，主梁(主桁架)由于額定起升載荷 的小車自重在跨中引起的垂直靜撓度 (不考慮動(dòng)力系數(shù)及主梁自重)。工作級(jí)別 為A5及A5以下的起重機(jī)，許用撓度［f］=L/700 ;工作級(jí)別為A6的起重機(jī)， ［f］=L/800 ;工作級(jí)別為A7、A8的起重機(jī)，［f］=L/

20、1000 。 構(gòu)件的許用長細(xì)比［入］如表2-8所示。 表2-8構(gòu)件的許用長細(xì)比［入］ 構(gòu)件名稱 許用長細(xì)比［入］ 受壓桿 受拉桿 主桁架弦桿 120 150 主桁架其余桿件 150 200 所有其它桿件 250 350 焊縫的許用應(yīng)力亦可從表2-9中查出 表2-9焊縫的許用應(yīng)力 焊縫種類 壓力種類 符號(hào) 自動(dòng)焊或嚴(yán)檢手工焊 對(duì)接 拉、壓 [c b] [c ] 對(duì)接及角焊縫 剪切 [T b] [c ]/2 ［c ］為構(gòu)件材料的基本許用應(yīng)力 第三章 主梁的內(nèi)力計(jì)算 § 3-1 求支座反力 一、 固定載荷引起的支座反力 主梁載荷計(jì)算

21、圖如圖3-1所示 圖3-1主梁載荷計(jì)算圖 固定載荷(q、G、G)引起的支座反力為： Qe=QI/2+ Gq/2+ Gc( L-Lc) /L 二、 活動(dòng)載(R)引起的支座反力為： R\B=R(L-t i-x)/L R——小車輪壓的合力 11――合力距左輪壓距離 三、 總支座反力 R= Rab+ RAF=qL/2+Gq/2+ Gc (L-Lc) /L+ R(L-t i-x)/L § 3-2 求剪力 一、 固定載荷產(chǎn)生的剪力 固定載荷在X截面上產(chǎn)生的剪力包括三個(gè)部分。 1、 由 q 產(chǎn)生的剪力：Qq=RAq-qx=qL/2-qx (Ovxv L) 2、 由Gq產(chǎn)生的

22、剪力 Ov Xv L/2 時(shí) QGq= RAGq=-Gq/2 L/2 v Xv L 時(shí) QGq=- RBGq=-Gq/2 3、 由Gc產(chǎn)生的剪力 0vXv Lc 時(shí) Qc= Rac=Gc ( L-L c) /L LxvXv L 時(shí) Qc=-Rb=- Gc Lc/L 二、 活動(dòng)載荷產(chǎn)生的剪力 Q= RAR=R(L-t1-x)/L 三、 總剪力 Q = Q q+Qq+Q+Q 計(jì)算總剪力時(shí)，應(yīng)考慮不同X分段上各剪力的計(jì)算公式不同，并注意各部分 剪力的正負(fù)號(hào)可能不同。 5 Lc t] t2 G q q / ,1 ., …「I

23、■ dl K ? 亠 L/2 L'2 ― A F IF <1 p Rb 各剪力分布如圖3-2所示。 Ra ql2 ql： G<2 GJ Q： G-L^L 圖3-2 主梁內(nèi)力圖 § 3-3 求彎矩 一、固定載荷在 X 截面產(chǎn)生的彎矩 它也包括三個(gè)部分。 1、由 q 載荷產(chǎn)生的彎矩 22 Mq=R

24、AqX-qx2/2=qLx/2-qx2/2 令 dM q/dx=QL/2-qx=0 得 s=L/2 代入 Mq 式，則 M qmax=ql2/8 2、由 Gq 載荷產(chǎn)生的彎矩 0< x L/2 時(shí)，M Gq=RAGqX=GqX/2 L/2 V X WL寸，MGq=RBGq ( L-X ) =Gq ( L-X ) /2 當(dāng) x=L/2 時(shí)，Mq最大，MGqma=GL/4 3、由 Gc 載荷產(chǎn)生的彎矩 0W X Lc 時(shí)，Mc=RacX=Gc ( L-Lc) x/L LcVxWL 時(shí)，Mc=Rbc (L-X) =GcLc ( L-X) /L 當(dāng) X=Lc 時(shí)，Me最大，McmaX=

25、GcLc ( L-Lc) /L 二、活動(dòng)載荷在 X 截面產(chǎn)生的彎矩 MR=RARX=R(L-t1-X)X/L; 令 dMR/dX=RL-Rt1-2RX/L=0 得 X=( L-t1)/2 即活動(dòng)載荷引起的最大變矩產(chǎn)生在此截面上。 在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)， 可近似認(rèn)為它 作用在跨度中部Po將x= ( L-t1 ) /2代入Mr式，貝U M RmaX= R(L-t1)2/4 三、X截面上的總彎矩 M= M q+MGq+Mc+M R 計(jì)算總彎矩時(shí)，須考慮不同X分段上各彎矩的計(jì)算公式不同，并注意個(gè)彎矩 的正負(fù)號(hào)。 主梁各彎矩分布如圖 3-2 所示。 § 3-4 求最不利載荷位置及絕對(duì)最大

26、內(nèi)力 由剪力公式及剪力圖看出，當(dāng) X=0 時(shí)，即小車的 P1 車輪處于左支座上時(shí)， 主梁截面上的剪力最大，產(chǎn)生剪力的載荷最不利位置 X0=0，絕對(duì)最大剪力為 QmaX=ql/2+Gq/2+Gc (L-Lc)/L+R(L-t1)/L 產(chǎn)生彎矩的載荷不利位置Xm可用以下方法求出： 求dM/dx,令dM/dx=0，即可求出Xm。 將Xm代入求M公式，即可得到絕對(duì)值最大彎矩 MU。 § 3-5 求水平慣性載荷所引起的水平彎矩 計(jì)算水平方向的彎矩時(shí)， 可以認(rèn)為橋架是一個(gè)超靜定鋼架結(jié)構(gòu)， 從而推出水 平彎矩計(jì)算式。作為簡化計(jì)算，水平彎矩按下式求出： M s=0.1M M 為由固定載荷與活動(dòng)載

27、荷產(chǎn)生的總彎矩 第四章主梁截面設(shè)計(jì)及強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算 § 4-1 、截面尺寸的基本比例 箱形梁的截面設(shè)計(jì) 5」 B' 4 2 B 6 圖4-1 箱形截面梁基本尺寸 主梁的典型結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。主梁截面的主要參數(shù)須通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定。 設(shè)計(jì)時(shí)先計(jì)算梁的高度，然后確定其它尺寸，計(jì)算截面幾何特性，進(jìn)行驗(yàn)算。這 樣，經(jīng)過多次適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，直至最后驗(yàn)算合格，確定全部尺寸。設(shè)計(jì)過程中，為 使所確定的截面能基本滿足各項(xiàng)要求， 減少設(shè)計(jì)的多次反復(fù)修改，確定截面各參 數(shù)時(shí)，盡量使其符合以下關(guān)系。 1、 高度 h/L=1/4 ?1/8 小跨度時(shí)取較大值，大跨度時(shí)取較小值。相

28、同跨度下，大起重量取大值，小 起重量取小值。 2、 跨端尺寸 跨端高度 ho/h=0.4?0.6 減高距離 Lo=（1/5?1/10）L,通常2?3cm。 3、 腹板間距 B0/L=1/50 ?1/60 4、 翼板寬度 手工焊時(shí)，B=Bo+2(1O+ f) 自動(dòng)焊時(shí)，B=Bo+2(2O+ f) 5、 翼板厚度，腹板厚度 A3 鋼時(shí)，^/Bi> 1/60 16Mn 鋼時(shí)，fg/Bi> 1/50 翼板最小厚度為6mm 腹板厚度為：當(dāng)Q< 50t時(shí)，f=6?8mm 當(dāng) Q=75?100t 時(shí)，f=8?10mm 6、 加筋距離 端部 入=1 ?1.2) hf 中部

29、 入=1.2?1.5) hf 通常 入w 3m 二、主梁高度的確定 1、按剛度條件計(jì)算梁的高度 圖4-2 主梁載荷圖 主梁受力情況如圖4-2所示。在載荷作用下，梁跨中的最大撓度可按材料力 學(xué)中的公式計(jì)算。 Gc產(chǎn)生的撓度 fc=Gc ( L-Lc) [L2-(L-Lc)2]3/2/9錯(cuò)誤！未找到引用源。EJxL 其它載荷產(chǎn)生的撓度： f 它=(R+Gq) L3/48EJx+5qL4/384EJx=L2(4Mp+5Mq)/48EJx 式中 Mp= (R+Gq) L/4 2 Mq= qL /8 根據(jù)剛度條件：f=fc+f它W [f] 初步計(jì)算可忽略fc,

30、則f= f它W [f] 將Jx=Mmaxh' /2[代入剛度條件式，即可得到： h' =(T ]&24EM max [f]} (5Mq+4Mp) 2、按強(qiáng)度條件計(jì)算梁的高度 h，=， Mmax錯(cuò)誤！未找到引用源。 Vf^l 從上式可知，為了求出梁的高度，必須先選出f。因?yàn)閒對(duì)各種梁來說變動(dòng) 范圍較小，所以不難確定。 計(jì)算后如果h'Sh',取h'作為梁的高度，既能保證強(qiáng)度要求又能保證剛度 要求。如果h'Nh',且相差不大，取h'作為梁的高度，但如果相差太大，須要根 據(jù)剛度的最經(jīng)濟(jì)條件再算一個(gè)高度 3、計(jì)算按剛度條件的最經(jīng)濟(jì)高度 2 h' =0.01 3 (5Mq 4Mp)L

31、錯(cuò)誤！未找到引用源 X 48? [f] 如果算得的h'在'h'與h'中間，就采用h'作為梁的高度。這時(shí)從強(qiáng)度觀點(diǎn) 來看，不是最經(jīng)濟(jì)的。 三、確定梁截面的其它尺寸 1、計(jì)算梁的截面慣性矩 2 Jx={M maxL /48E[f]} （ 5Mq+4Mp） 2 、計(jì)算腹板的慣性矩 Jxf=hf乍f/12（ f已知,hf 取為 0.97?0.98h） Ff=2 f X hf 3 、計(jì)算翼板慣性矩及尺寸 Jxg= Jx-Jxf 2 Fg=4Jxg/h 2 Jxg=Fgh /4 2 =B fh /4 F g1=F g/2 由參數(shù)關(guān)系可選得B。、B、f1，從而得hf。一般

32、24mm。 四、 確定梁跨端的截面尺寸 按所推薦的主梁主要參數(shù)關(guān)系確定。 五、 計(jì)算梁截面的幾何性質(zhì) 根據(jù)材料力學(xué)方法，精度計(jì)算所設(shè)計(jì)主梁截面的慣性矩及截面抗彎模量。 § 4-2 主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 由于確定梁的截面時(shí)，有許多的近似計(jì)算，因此進(jìn)行強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算是絕對(duì) 必要的。驗(yàn)算全部合格后，再進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)工作。 一、 驗(yàn)算最不利載荷位置截面的最大正應(yīng)力 c = max/Wx+M smax/Wy W [ c] Wx、Wy分別為截面對(duì)X軸和丫軸的抗彎模數(shù) 二、 驗(yàn)算支座處截面上的最大剪應(yīng)力 主梁截面上的最大剪應(yīng)力在腹板中 P，按下式驗(yàn)算。 T =GfexSxD/JxD2 f

33、W [ c] SxD――端部截面對(duì)X軸的靜矩 SxD=[2hfD f/2] hfD/4+B f （hf°/2+ f/2） JxD――端部截面對(duì)對(duì)X軸的慣性矩 支座處的剪應(yīng)力也可按平均剪應(yīng)力驗(yàn)算 T=Qmax/2hfD ff V [ t] 三、 驗(yàn)算變截面處的復(fù)合應(yīng)力 如果是變截面梁，尚須進(jìn)行變截面處腹板端部的復(fù)合應(yīng)力驗(yàn)算。 c F=錯(cuò)誤！未找到引用源。W 1.1[ c ] 式中，C=M xbmax/Wxb+ M ybmax/Wyb T=QbmaxS/J

34、ax=M bq+ M bGq+ M bc+ M bRmax M yb為變截面處的最大水平慣性彎矩 M sbmax= 0.1M bmax Wxb、Wyb分別變截面處的截面抗彎模數(shù)。 Qbmax為變截面處截面上的最大剪力，等于各固定載荷及活動(dòng)載荷在該截面 產(chǎn)生的最大剪力之和。 ( Qma>=Qq + QGq+Qc+QRmax S為腹板端部一側(cè)截面對(duì)截面中性軸的靜矩 S=b陽(hbf+心)/2 考慮到折合應(yīng)力僅作用于梁的局部，對(duì)梁的危險(xiǎn)性較小，故將其許用值加以提高 § 4-3 主梁的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，只對(duì)A6、A7、A8級(jí)的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí) 按第

35、I類載荷組合進(jìn)行。進(jìn)行計(jì)算的部位，由實(shí)際情況確定。通常將下述兩個(gè)部 位作為疲勞計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。 (1) 橫向筋板焊縫端部腹板處 (2) 下蓋板對(duì)焊縫對(duì)接縫和附近金屬 疲勞強(qiáng)度計(jì)算按下式進(jìn)行： 對(duì)(1)，c主=c /2+錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ [(T p] c主主拉應(yīng)力；[c p]為疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 c、T為第I類載荷組合下，該處的應(yīng)力。 對(duì)(2)，c maxC [ c P] C max為驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度的計(jì)算應(yīng)力，即該驗(yàn)算部位在第I類載荷組合下產(chǎn)生的 最高應(yīng)力。 c max可按以下順序進(jìn)行計(jì)算。 確定載荷：Rx――小車重產(chǎn)生的輪壓 P 10——額定起重量產(chǎn)生的輪壓 q '――

36、梁身自重 計(jì)算輪壓：Rl =Px+ ? ' Pl0d 第I類載荷組合，用等效起重量計(jì)算，Pio為等效起重量 Q等效產(chǎn)生的輪壓。 Q= ? dQ Pl0d= ? dPi 式中? d見表4-1所示。 表4-1 ? d數(shù)值表 中級(jí) 重級(jí) 特重級(jí) 焊接板結(jié)構(gòu) 0.75 0.85 0.9 焊接桁架結(jié)構(gòu) 0.7 0.8 0.85 式中 ?'——系數(shù) ? ' =1+ ( ? -1 ) /2 ( ?為動(dòng)力系數(shù)) 同理 P 2I =P?+ ? ' P20d 內(nèi)力計(jì)算： 活動(dòng)載荷引起的彎矩； 最大彎矩(Pl > P2) M max= B P21 L 式中：B

37、 =1/4 ? [1-b/L ? 1/(1+Pii/P21)] 2 ? (I+P11 /P21) 最大彎矩截面位置(距支座 A距離): Z=[Pii +F2i (1-b/L)] ? L/2(P 11+P21) 梁自重引起的彎矩 M=qL2/8 應(yīng)力計(jì)算： (T ma= 藝 M/W4 ( ML+M) /WX 許用應(yīng)力可按以下順序進(jìn)行計(jì)算。 T p=[ T 0p]/(1-kv) r= T min/ T max驗(yàn)算部位應(yīng)力比值 t min――當(dāng)空載小車位于L/4時(shí)，驗(yàn)算處應(yīng)力.計(jì)算時(shí)先求出RA,算出M,即可 算得 CT min 0 [t 0p] r=0 時(shí)的許用應(yīng)力

38、[T 0p]和系數(shù)K可查表4-2得至嘰 表4-2 [ t 0p]和K值表 驗(yàn)算部位 接頭特性 A3 16Mn [T 0P] k [t 0p] k 等厚板橫向 對(duì)接焊縫及 附近金屬 焊縫不加工 1100 0.60 1250 0.65 經(jīng)機(jī)加工 1500 0.55 1800 0.60 腹板橫向加 筋板端部處 的附近金屬 (驗(yàn)算王拉 應(yīng)力) 手工焊 1100 0.60 1250 0.65 § 4-4 主梁的剛度驗(yàn)算 驗(yàn)算主梁在滿載小車輪壓作用下，跨中產(chǎn)生的最大垂直撓度?？砂聪率接?jì)算： fmax=R' [L-b2(3L-b)/2]/48EJ

39、x< [f] 其中b為小車輪距 也可用下式進(jìn)行近似計(jì)算： fmax=R'L/48EJxW [f] [f]根據(jù)工作級(jí)別確定。 § 4-5 鋼軌選擇及上翼板應(yīng)力驗(yàn)算 一、鋼軌選擇及局部彎曲應(yīng)力計(jì)算 1、鋼軌選擇 起重機(jī)小車常用鐵路鋼軌，大型起重機(jī)除采用鐵路鋼軌外，還采用 QU型起 重機(jī)專用鋼軌。 選擇鋼軌時(shí)，先算出小車輪的最大計(jì)算輪壓(考慮動(dòng)力因數(shù)及小車自重) ， 見圖4-3所示。由最大計(jì)算輪壓即可從下表中查得小車輪直徑及鋼軌型號(hào)， 由鋼 軌型號(hào)即可從手冊(cè)中查得截面尺寸及截面幾何性質(zhì)，見表 4-3所示。 圖4-3輪壓計(jì)算 表4-3小車輪的最大許用輪壓(噸) 車輪直徑

40、 軌道型號(hào) 工作級(jí)別 P 計(jì) max 車輪材料 輕 3.3 D250 輕11 中 2.67 ZG55 重 2.38 輕 4.18 輕18 中 3.49 ZG55 重 2.99 輕 14.1 D350 輕24 中 11.8 ZG55 重 10.1 輕 16 D400 重38 中 13.4 ZG55 重 11.4 輕 19.8 D500 重43 中 16.5 ZG55 重 14.15

41、 輕 24.6 D400 重43 中 22.6 65Mn 重 19.4 2、鋼軌正應(yīng)力驗(yàn)算 c軌=『-N）入o/5W 軌w ［ c軌］ P2 式中, ［c軌］為鋼軌的許用應(yīng)力。 對(duì)輕軌：［c軌］=2300公斤/厘米 對(duì)重軌：［c軌］=2800公斤/厘米 N為由鋼軌傳到翼板上的部分計(jì)算輪壓 當(dāng)BiW入0時(shí)， N=P/(1+96K ' J 軌 B2/ 入 03 S gi3) 當(dāng)Bi ＞入0時(shí)， N=P/(1+96K ' J 軌/ 入 03S gi3) B為兩腹板垂直中心線間的距離。J軌為鋼軌的慣性矩，可根據(jù)鋼軌型號(hào)從表 中查出

42、。 K'為系數(shù)，可從表4-4中查出。 表4-4系數(shù)K'值 入 0/B1 （B"入 o） 1.0 1.1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 3.0 K' 0.1265 0.1381 0.1478 0.1621 0.1714 0.1769 0.1803 0.1849 鋼軌應(yīng)力驗(yàn)算，也可按下式進(jìn)行 c軌=P入o/6W軌w [ c軌] 二、上翼板局部彎曲應(yīng)力計(jì)算 主梁上翼板在計(jì)算輪壓的作用下，將沿梁的縱向和橫向產(chǎn)生局部彎曲正應(yīng) 力。 縱向應(yīng)力：c 2=k2N/ S gi2 橫向應(yīng)力：c x=k3N/ S gi 上翼板中除局部彎曲正應(yīng)力外，還有梁整體彎

43、曲正應(yīng)力，上翼板應(yīng)按折算 應(yīng)力驗(yàn)算。 c上=錯(cuò)誤！未找到引用源。w [ c ] 式中。 c 為整體垂直彎曲正應(yīng)力。 k2, k3為系數(shù)，可由設(shè)計(jì)手冊(cè)中查出。 由本節(jié)內(nèi)容可知，短筋板間距入。應(yīng)根據(jù)鋼軌應(yīng)力和上翼板計(jì)算應(yīng)力兩個(gè)條 件來確定。 ATr-rr 第五章 加筋設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性計(jì)算 § 5-i 關(guān)于加筋設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)梁上的加筋設(shè)置有以下規(guī)定： 1、 當(dāng)hf/ S fw 80錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)，無局部壓應(yīng)力的梁不設(shè)置加筋 即可保證腹板的局部穩(wěn)定性，有局部壓應(yīng)力時(shí)須布置橫向加筋。 2、 當(dāng)80錯(cuò)誤！未找到引用源。V hf/ S f w 170錯(cuò)誤！未

44、找到引用源。時(shí), 則應(yīng)設(shè)置橫向加筋，并計(jì)算其腹板的局部穩(wěn)定性。 3、 當(dāng)hf/ S f > 170錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)，除須設(shè)置橫向加筋外，并在受 壓區(qū)設(shè)置縱向加強(qiáng)筋，同時(shí)須計(jì)算腹板的局部穩(wěn)定性。 此外，規(guī)范還給出了計(jì)算腹板局部穩(wěn)定性的簡化算法。 § 5-2 加筋的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、 加筋位置的確定 （一） 當(dāng)梁只須設(shè)置橫向加筋時(shí)，橫向加筋間距的確定。 橫向加筋的間距由下式確定： 最大剪力處：錯(cuò)誤！未找到引用源。 最大彎矩處：錯(cuò)誤！未找到引用源。 式中：ki，k2，k3，k4為系數(shù)，可由表查得。箱形梁設(shè)計(jì)中，可取 ki=712， k2=700, k3=21, k4=2362。

45、 t為梁內(nèi)最大剪力處的平均剪應(yīng)力， t =max/hf 6 （7為梁內(nèi)最大彎矩處腹板邊緣彎曲壓應(yīng)力 （7 =Mbax/Jx 上兩式應(yīng)同時(shí)滿足。當(dāng)按上述計(jì)算所得值大于 2hf或?yàn)樨?fù)值時(shí)，取入w 2hf。 一般入 > 0.5hf，入 w 3m。 對(duì)變截面梁，端部變截面區(qū)段內(nèi)的入按上述剪力計(jì)算，hf取為該區(qū)段腹板的 平均高度。不變截面區(qū)段，按上兩式計(jì)算， t取兩區(qū)段交界處腹板平均剪應(yīng)力。 （二） 當(dāng)梁的腹板須同時(shí)用橫向加筋和縱向加筋加強(qiáng)時(shí)，加筋位置的確定。 1、 縱向加筋至腹板受壓邊緣的距離 hi= 1120 f錯(cuò)誤！未找到引用源。 W +叭 式中應(yīng)力單位用MPa hi值應(yīng)取為hf

46、/4?hf/5。當(dāng)算得hi小于hf/5時(shí)，必須在腹板受壓區(qū)設(shè)置短加 筋。 2、 橫向加筋間距的確定 設(shè)置縱向加筋后，橫向加筋間距依據(jù)縱向加筋至腹板受拉邊緣之間腹板不失 效來設(shè)計(jì)。 入=錯(cuò)誤！未找到引用源。 若算得入> 2h2或入為負(fù)值時(shí)，取入w 2h2。 加筋也可以按照經(jīng)驗(yàn)公式確定： 跨中：0.5hfW /w 2hf 或 心（1.2~1.5） hf 跨端：啟（1~1.2） hf （三） 短加筋間距的確定 當(dāng)梁是有集中載荷時(shí)，須設(shè)置短橫向加筋。短橫向加筋的間距 入0,由鋼軌 及翼板的局部彎曲應(yīng)力條件確定，一般 入0W（40?50） 6 J （即入0可由上述應(yīng)力 條件確定）。 二

47、、 加筋尺寸的確定 橫向大加筋高度應(yīng)滿足bj>錯(cuò)誤！未找到引用源。 一般規(guī)定筋板寬度b=B。 橫向加筋厚度應(yīng)滿足6 j> bj/15，同時(shí)應(yīng)滿足上端部所受的擠壓應(yīng)力條件（即 6 j可直接由上式選出，然后驗(yàn)算其上部擠壓應(yīng)力，也可從擠壓應(yīng)力條件求出） 。 短筋板高度，由短筋板局部彎曲應(yīng)力條件決定，可由該條件求出，或按經(jīng)驗(yàn) 選出進(jìn)行驗(yàn)算。一般在須要設(shè)置縱向加筋的梁上，短筋板咼度為hi ,h1（ 1/4~1/5） hf。在不須設(shè)置縱向筋板的梁上，短筋板的高度取 0.3hf，厚度與S j同。一般規(guī) 定 S j=5~10mm。 加筋斷面之?dāng)D壓應(yīng)力應(yīng)滿足以下條件。 。擠唱錯(cuò)誤！未找到引用源「[錯(cuò)

48、誤！未找到引用源。]" 式中，l=b軌+2S gi, b軌為鋼軌底部寬度，可由手冊(cè)查出 短筋的高度應(yīng)滿足其承受的彎曲應(yīng)力要求。 cj=M/WJW [ （T ] 式中，M為短加筋所承受的彎矩。M=RBo/6。W為短加筋計(jì)算截面的截面模 數(shù)，其計(jì)算截面為T字形，如圖5-1所示。 圖5-1短加筋的計(jì)算截面 縱向加筋多采用角鋼、槽鋼等，其截面對(duì)腹板垂直軸的慣性矩應(yīng)滿足： Jyi> （2.5-0.45錯(cuò)誤！未找到引用源。）（錯(cuò)誤！未找到引用源。）務(wù)S f3 （錯(cuò) 誤！未找到引用源。） Jyi> 1.5hf S f3 （錯(cuò)誤！未找到引用源。） y' -y '軸的位置，如圖5-2所示

49、。 圖5-2 縱向加筋橫截面 § 5-3 主梁穩(wěn)定性驗(yàn)算 一、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)筋形簡支梁，符合下列條件時(shí)，不計(jì)算梁的整 體穩(wěn)定性。 廠(A3) 95 h/boW 10 且 L/bo> 斗 65（16 Mn） 一般橋式起重機(jī)主梁均能滿足以上要求，如不能滿足，須按下式進(jìn)行驗(yàn)算： （7 =錯(cuò)誤！未找到引用源。< [c ] 式中? W為整體穩(wěn)定性系數(shù)，可由設(shè)計(jì)規(guī)范中查出。 二、腹板局部穩(wěn)定性驗(yàn)算 安置加筋后，對(duì)被橫向加筋隔開的，上蓋板或縱向加筋以下的腹板區(qū)間， 應(yīng) 進(jìn)行局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。通常應(yīng)選支座處（腹板受剪應(yīng)力最大，彎曲正應(yīng)力趨于零），

50、跨中處（腹板受正應(yīng)力最大，剪應(yīng)力趨于零）及距支座 1/4跨度處（腹板受彎曲 正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用）三個(gè)部位進(jìn)行驗(yàn)算。 當(dāng)幾種應(yīng)力同時(shí)作用時(shí)，腹板局部穩(wěn)定的工作條件可用下式表示。 r ： 2 0 ° 1 o 式中7、7 c、T分別表示作用的彎曲正應(yīng)力，橫向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力， 分別表示7、7 c、T單獨(dú)作用時(shí)的臨界應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)，7 cr=715 （錯(cuò)誤！未找到引用源。）2o當(dāng) 時(shí)，腹板不會(huì)局部失穩(wěn)，因?yàn)榱涸诠ぷ鲿r(shí)各部分的應(yīng)力都小于 剪應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)，T cr=[123+錯(cuò)誤！未找到引用源。]（錯(cuò)誤！未找到引用 源。）：當(dāng)T cr > T s時(shí)，腹板不會(huì)局部失穩(wěn)。如 入V h

51、f，式中入、hf位置互換 橫向壓應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)，7 cr.c=C （錯(cuò)誤！未找到引用源 5-1查出。當(dāng)7 cr.c > 7 s時(shí)，腹板不會(huì)局部失效。 總F 或7 cr.c > Cc ，其中F = P1,①為系數(shù)，可取1.35 o °fZ '+二）+ （―） <1 Gc CT c、 CT cr、 CT cr、 T cr 。當(dāng) 7 cr驢7 s CT so X cr CT cr.c o ）2,系數(shù)可由表 Z=hf/2。此時(shí)強(qiáng)度 □ I 不滿足要求，但剛度滿足要求，主梁跨中不失穩(wěn)。 表5-1系數(shù)G值 入/hf 0.5 0.6 0.8 1.0 1.

52、2 1.4 1.6 1.8 2.0 C 792 640 461 354 274 229 199 180 166 受壓翼板的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算 對(duì)箱形截面主梁，當(dāng)腹板中心距 B與受壓翼板厚度之比滿足下式要求時(shí), 可不考慮受壓翼板的局部穩(wěn)定性。否則須在受壓翼板上設(shè)置縱向加筋。 對(duì) A3, B/ S g1< 60 對(duì) 16Mn B1/ S g1< 50 第六章 焊縫及焊接接頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算 § 6-1 焊縫的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、翼板焊縫—翼板與腹板鏈接的焊縫 在翼板焊縫中，存在著正應(yīng)力C和剪應(yīng)力T o C是焊縫隨母材變形而產(chǎn)生的， 順著焊縫方向，因此它屬于結(jié)合應(yīng)力，在

53、計(jì)算 Q產(chǎn)生的，對(duì)構(gòu)件騎著破壞作用， 因此它屬于工作應(yīng)力，計(jì)算時(shí)要特別注意。 在受固定集中載荷或受移動(dòng)集中載荷作用的梁中， 翼緣焊縫中除存在上述兩 種應(yīng)力之外，還存在局部剪應(yīng)力。局部剪應(yīng)力是由作用在翼緣焊縫上的局部壓力 在著力點(diǎn)處產(chǎn)生的，對(duì)構(gòu)件起著破壞作用，因此它屬于工作應(yīng)力。 為了保證主梁的安全工作，翼緣焊縫應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)的角焊縫。間斷焊縫雖然 殘余變形可能稍小， 但由于不能使用自動(dòng)焊， 且有較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中， 所以不 宜采用。翼緣焊縫通常采用不開坡口的單面焊， 為了提高焊縫的質(zhì)量和生產(chǎn)效率 常采用埋弧自動(dòng)焊和氣體保護(hù)焊。 翼緣焊縫承受由翼板傳至腹板的剪力。 對(duì)不開坡口的翼緣焊縫的強(qiáng)度

54、，按下 式計(jì)算： t c=Q ? S/J x ? 2Ko 式中Q ——所計(jì)算截面上的剪力。 S ――翼板截面對(duì)整個(gè)截面中性軸的靜矩。 J x――整個(gè)截面對(duì)其中性軸的慣性矩。 K o――角焊縫計(jì)算高度（厚度），可取為0.7K （焊腳尺寸）。 翼緣焊縫內(nèi)的剪應(yīng)力，在大多數(shù)情況下比許用應(yīng)力小得多。亦可按平均應(yīng)力 初步驗(yàn)算。 對(duì)受移動(dòng)集中載荷的箱形梁， 如軌道不直接壓在腹板上， 而是通過筋板傳遞 壓力時(shí)，可不考慮局部剪應(yīng)力。 翼緣焊縫通常取為K= （0.6?1） S f，不大于S f，但S f v 4mm寸，K不得小 于 4mm。 二、筋板焊縫一一筋板與腹板、翼板的焊縫 在一般情況下

55、，筋板焊縫受力不大，不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。雖然受力不大，但 通常都設(shè)計(jì)成連續(xù)焊縫， 這樣可提高腹板的穩(wěn)定性。 為了避免在受拉翼板上引起 應(yīng)力集中，危害結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，筋板和下翼板可不用焊縫焊接。 筋板焊縫的焊腳常取翼緣焊縫的一半，即 K= （0.4?0.5 ） S f > 4mm § 6-2 主梁的對(duì)接接頭設(shè)計(jì) 一、 焊接板梁對(duì)接接頭的種類 在焊接梁中，梁的對(duì)接接頭可分為三種。 1、 工藝接頭――由于原材料長度不夠而用于接常的對(duì)接接頭。 2、 構(gòu)造接頭――用于沿梁長度上改變梁的橫截面的對(duì)接接頭。 3、 安裝接頭一一為了便于安裝和運(yùn)輸，在工地上進(jìn)行連接的接頭 二、 焊接板梁對(duì)接接頭的計(jì)算方法

56、 設(shè)計(jì)時(shí)可按下列兩種方法之一進(jìn)行計(jì)算 1 、 根據(jù)已知的彎矩大小，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 （T =MY/J< [ （T '] 2、 根據(jù)等強(qiáng)度要求，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 M=[c ]W 按第二種方法設(shè)計(jì)時(shí)，焊縫所能承擔(dān)的彎矩 M與母材料能承擔(dān)的彎矩相等， 所以接頭的位置可以布置在梁的任何截面中，設(shè)計(jì)時(shí)不必顧及接頭的位置。 三、接頭設(shè)計(jì) 對(duì)工藝接頭，為了充分利用材料，在設(shè)計(jì)時(shí)無法預(yù)先確定其固定位置， 因此 采用第二種計(jì)算方法，即等強(qiáng)度計(jì)算方法比較方便。構(gòu)造對(duì)接接頭和安裝對(duì)接接 頭，在設(shè)計(jì)時(shí)是可以嚴(yán)格規(guī)定的，所以用第一種方法和第二種方法均可。 如果接 頭是在最大彎矩區(qū)域內(nèi)，這兩種方法便無區(qū)別了。

57、 安裝對(duì)接接頭，通常安排在受力較小的位置處，并且設(shè)計(jì)成通用接頭，即梁 的全部構(gòu)件都在同一橫截面上進(jìn)行對(duì)接，如圖 6-1所示。這種接頭的接口平齊， 便于運(yùn)輸。安裝對(duì)接接頭是在工地焊接的，質(zhì)量難以保證，往往須要加強(qiáng)措施。 圖6-1通用式對(duì)接接頭 圖6-2 階梯式對(duì)接接頭 工藝對(duì)接接頭，設(shè)計(jì)成通用式的較少，在大多數(shù)情況下，把焊縫相互錯(cuò)開， 設(shè)計(jì)成階梯式對(duì)接接頭，如圖6-2所示，這樣可以減小應(yīng)力集中。如對(duì)接處(T < [(T ]則工藝接頭應(yīng)當(dāng)采用直線焊縫，如果 c> [ ct']則可設(shè)計(jì)成45°的斜焊縫，以 求達(dá)到等強(qiáng)度。一般說采用斜焊縫是對(duì)受拉翼板說的，受拉翼板和腹板是不必要 的。直線焊

58、縫的對(duì)接接頭是最合適的， 但焊接質(zhì)量必須得到保證，須采用自動(dòng)焊 或優(yōu)質(zhì)焊條手工焊。斜焊縫，非必要時(shí)最好不用。 設(shè)計(jì)構(gòu)造對(duì)接接頭時(shí)，要特別注意避免應(yīng)力集中。將筋板焊在對(duì)接接頭上是 錯(cuò)誤的，它不僅使焊縫集中，而且無法進(jìn)行焊縫的檢驗(yàn)。 對(duì)接接頭的形式與尺寸可查GB98— 80及其它資料。 第七章 起重機(jī)主桁架的計(jì)算 § 7-1 起重機(jī)主桁架的一般比例如圖 桁架的一般比例 7-1所示。 圖7-1 主桁架的一般比例 （1） 為了計(jì)算和校核方便，桁架的上弦桿，下弦桿，斜桿和豎桿均分別給 予不同的符號(hào)。 （2） 為了減少上弦桿的局部彎曲力矩，一般下弦桿的節(jié)距為上弦桿節(jié)距的 兩倍。

59、（3） 上弦桿的節(jié)距都是偶數(shù)，一般在 10?16之間，入=H,上弦桿的節(jié)距都 相等，只是在最末的兩個(gè)端點(diǎn)，為了滿足廠房跨度的要求，才經(jīng)常使 入 （4） H=（1/16?1/12）L，ho= （0.4?0.5 ） H,這僅為參考數(shù)值，H應(yīng)保證吊 車梁的撓度不超過許用值，ho要待主梁與端梁接頭處剪力驗(yàn)算后，才能最后確定。 § 7-2 桁架各構(gòu)件內(nèi)力的計(jì)算 （1） 由不變載荷引起的內(nèi)力，將起重機(jī)主桁架的重量分開作用在每一上弦 的節(jié)點(diǎn)上，然后用克林夢(mèng)那一一馬克斯維爾圖解法即可求得各桿件的內(nèi)力。 （2） 由活動(dòng)載荷（有效載荷）引起的內(nèi)力，可用影響線方法求得。（參考結(jié) 構(gòu)講課筆記） （3） 上

60、弦桿節(jié)間的局部彎曲力矩 M的計(jì)算： 上弦桿除了有軸向壓力外，同時(shí)還承受小車輪壓的局部彎曲。 從計(jì)算局部彎曲的觀點(diǎn)考慮，上弦桿就是彈性支承的連續(xù)梁，彈性支承的數(shù) 目就等于上弦桿的節(jié)點(diǎn)數(shù)。 按照近似的計(jì)算，一般認(rèn)為壓力最大輪子 R位于節(jié)間中央時(shí)，在這個(gè)截面 上最大彎矩值（正值）等于： M=P 入 /6 入 節(jié)點(diǎn)長度 而節(jié)點(diǎn)彎矩值（負(fù)值）為： Mo=R 入 /12 有時(shí)，這種計(jì)算誤差很大，一般可用下式確定出較準(zhǔn)確的數(shù)值： M=nP 入 Mo=zR 入 式中n、z——系數(shù)可從表7-1中查出 這樣上弦桿受有（1）沿著截面均勻分布的壓力和（2）非均勻分布的彎曲應(yīng) 力。這時(shí)，在節(jié)間

61、中央上部纖維內(nèi)，壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力互相重迭，而下部纖維則 互相抵消。在節(jié)點(diǎn)內(nèi)，受有負(fù)的彎矩。因此，上部纖維內(nèi)應(yīng)力互相抵消，而下部 纖維內(nèi)應(yīng)力發(fā)生在節(jié)間中央的上部纖維和節(jié)點(diǎn)內(nèi)的下纖維， 其應(yīng)力分布各圖如圖 7-2所示。 0甘 壓力 彎矩 -_ - 廠 1 \? \ / / / ei X e \ \ Z 0召 圖7-2 上弦桿截面內(nèi)的應(yīng)力分布圖 § 7-3 桁架各桿件截面的選擇及應(yīng)力驗(yàn)算 （1） 首先根據(jù)工作條件、載荷性質(zhì)確定各桿件的截面形狀，并計(jì)算截面幾 何參數(shù)，面積F,慣性矩Jx、Jy回轉(zhuǎn)半徑rx、ry,計(jì)算出lx、ly等。

62、 （2） 驗(yàn)算各桿之應(yīng)力 表7-1系數(shù)n和z的數(shù)值 b/入 n z 附注 0.1 「 0.35 -0.17 在節(jié)間中有兩個(gè)輪壓 P1和P2同 0.2 0.30 -0.16 時(shí)作用。 0.3 0.27 -0.15 0.4 0.24 -0.16 0.5 0.22 -0.13 0.6 0.20 -0.16 在節(jié)間中只有一個(gè)輪壓 R作 0.7 0.20 -0.16 用。 0.8 0.20 -0.16 0.9 0.20 -0.16 1.0 0.17 -0.15 1.1 0.17 -0.14

63、 1.2 0.17 -0.13 1.3 0.17 -0.12 1.4 0.17 -0.10 1.5 0.17 -0.08 （I）下弦桿： （T =NB/F < [（T ] 式中N b=N+N 如有偏心時(shí)，貝 c =錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ [c ] (H)上弦桿，(壓桿) 在節(jié)間內(nèi)，需同時(shí)滿足以下兩式： c =錯(cuò)誤！未找到引用源。 +錯(cuò)誤！未找到引用源。 +錯(cuò)誤！未找到引用源 +錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ [a] [a]=1700 公斤/ 厘米 2 c =錯(cuò)誤！未找到引用源。+錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ 1400公斤/厘米 在節(jié)點(diǎn)內(nèi)，亦需同

64、時(shí)滿足以下兩式： c =錯(cuò)誤！未找到引用源。 +錯(cuò)誤！未找到引用源。 +錯(cuò)誤！未找到引用源 +錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ [c ] 2 [ c ]=1700 公斤 / 厘米 2 c =錯(cuò)誤！未找到引用源。+錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ [c ]=1400公斤/厘米2 式中 N 2——水平慣性力在上弦桿內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)力。 M a2 ――水平慣性力在節(jié)間產(chǎn)生的局部彎矩。 M a02――水平慣性力產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)的局部彎矩。 (川)斜桿：可能受拉力也可能受壓力，故當(dāng) -N與+N相差不大時(shí)，應(yīng)用下 式驗(yàn)算： c p=N/F< r［入］ c =N/4F< r［入］ 式中 r ――當(dāng)斜桿受交變

65、應(yīng)力時(shí)的拆減系數(shù) (W)豎桿： c =N/4E< ［ c ］ 注：當(dāng)斜桿與豎桿具有一個(gè)角鋼時(shí)，許用應(yīng)力 [ c ] 應(yīng)降低 25%。 § 7-4 節(jié)點(diǎn)計(jì)算 ( 1 )節(jié)點(diǎn)焊縫計(jì)算： 計(jì)算公式參考焊接結(jié)構(gòu)講課筆記。 ( 2)應(yīng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)板之剪切力： 參考焊接結(jié)構(gòu)講課筆記。 § 7-5 下?lián)隙扔?jì)算 主桁架中點(diǎn)處之下?lián)隙瓤砂聪率接?jì)算： fmaFl.2錯(cuò)誤！未找到引用源。＜ [f] 式中 M ――由于活動(dòng)的載荷所產(chǎn)生的彎曲力矩。 M=昔誤！未找到引用源。 式中 R '――不考慮校正系數(shù)小車輪壓 P1 和 P2 之合力 L ――跨度 E ——彈性模量，低碳鋼 E=2.1 x 106kg/cm2 J ――慣性矩 J=(F上+F下)錯(cuò)誤！未找到引用源。 式中，F(xiàn)上、F下——分別為上弦桿和下弦桿之截面積 H ――桁架幾何高度