钢吊车梁承载力和稳定性验算
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P1 P2
摘
1
工程概况
1 550
CD 跨） ， 某炼钢厂主厂房为单层两跨钢排架结构（ 即 BC， 跨 BC 跨设有 3 台 A7 级工作制桥式 度分别为 27． 000 m 和 30． 000 m， CD 跨设有 4 台 A6 级工作制桥式 软钩吊车， 额定起重量均为 200 t， 50 t， 125 t 和 50 t。除 软钩吊车， 额定起重量由南向北依次为 125 t， BC 跨 C 列 30． 000 m 梁为焊接双腹壁箱形梁外， 厂房其余所有吊 C， D 列（ 05 ） 轴 （ 17 ） 厂房 B， 车梁均为焊接Ⅰ形截面钢吊车梁， 15． 000 m， 18． 000 m， 轴线范围吊车梁主要跨度分别为 12． 000 m， 21． 000 m 及 24． 000 m。厂房结构设计按 7 度、 Ⅱ类场地土进行了 抗震设防。
y 制动板-1 620×10 900 450 450 100 20 125.5125.5 y1 700
I y1 = 1． 609 ˑ 10 11 mm4 ， y1 = 1 949． 19 mm。
3 000
36
22
x
x
2 956
21.5
y1
W上 W下 其中， 下翼缘对强轴（ x 轴） 的净截面模 nx ， nx 分别为梁上 、 量； W ny1 为梁上翼缘与制动梁组合成水平受弯构件对其竖向轴（ y1 S1 x ， S2x 分别为中和轴、 轴） 的净截面模量； S x ， 上翼缘中线、 下翼缘 I nx 分别为计算截面处对 中线处以上毛截面对中和轴的面积矩； I x ， x 轴的毛、 净截面惯性矩； I y1 为制动梁毛截面对 y1 轴的惯性矩； y1 为吊车梁上边缘到中和轴距离 。
要： 针对某炼钢厂重级工作制钢吊车梁的受力特点， 阐述了此类吊车梁系统的相关承载能力及稳定性的计算方法， 经计算， 该 吊车梁在强度、 刚度、 稳定性及抗疲劳验算等方面均符合要求， 可以对类似工程起到一定的参考作用 。 关键词： 重级工作制吊车， 钢吊车梁， 强度， 刚度， 稳定性 TU312 中图分类号： 文献标识码： A
Baidu Nhomakorabea
山
西
建
筑
2 σ cr1 = 204． 29 N / mm ； 2 λ s = 0 ． 44 ＜ 0 ． 8 ； τ cr1 = f v = 170 N / mm ； 2 λ c1 = 0 ． 64 ＜ 0 ． 9 ； σ c， cr1 = 295 N / mm 。
第 39 卷 第 4 期 2013 年2 月 文章编号： 1009-6825 （ 2013 ） 04-0033-03
SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 4 Feb． 2013
· 33·
钢吊车梁承载力和稳定性验算
施其福
（ 安徽马钢工程技术有限公司， 安徽 马鞍山 243000 ）
3 278
20
3 800
22
y0
600
36
3
400 800 400
截面验算
3 ． 1 强度验算 3 ． 1 ． 1 正应力验算
上翼缘正应力：
图1
吊车梁截面及其组成构件
1110 收稿日期： 2012作者简介： 施其福（ 1954- ） ， 男， 工程师
· 34·
σ max =
第 39 卷 第 4 期 2013 年2 月
16
吊车梁主要承受竖向动力荷载和吊车刹车时产生的水平刹 车力， 不仅需要满足强度、 刚度和稳定性要求， 还要具有足够的疲 劳强度， 因此吊车梁需要较高的侧向强度和刚度 。 针对该厂房吊 车梁在服役期间出现的问题， 选出一根受载最不利的吊车梁进行 强度、 刚度、 稳定性和疲劳验算。 该钢吊车梁采用实腹式焊接工字形截面， 钢材选用 Q345 钢 1 ， 、 材， 吊车基本参数见表 吊车梁的截面尺寸 吊车计算简图分别 见图 1 ， 图 2。
表1
序号 1 2 吊车 类型 桥式软勾 桥式软勾 吊车 工作制 A6 A6
吊车基本资料
额定起 重量 / t 125 /30 50 /10 吊车 总重 / t 195． 2 63． 9 最大轮压 / kN P1 P2 649． 8 454． 3 649． 8 454． 3
吊车 跨度 / m 27 27
900 P1
8 200
900 1 550 P2
1 250
10 000
700
图 2 1，2 吊车计算简图
2 制动板上走道荷载为 2． 0 kN / mm ， 制动结构上的积灰荷载 2 1． 0 kN / mm 。 为 计算吊车梁的竖向剪力时， 应考虑轨道和它的
2
荷载及内力计算
固定件、 吊车制动结构、 支撑系统以及吊车梁自重等影响， 将近似 地简化求得的弯矩值和剪力值乘以自重影响系数 β w 。 荷载设计 A6 级吊车的动力系数取 1． 1［1-4］ 。 按照吊 值分项系数 γ Q = 1． 4 ， 车厂家提供的数据， 应用结构力学知识可以计算出 30 m 吊车梁 在移动荷载作用下的最大内力如下： 两台吊车时： 绝对最大竖向弯矩标准值 Mxmax， k = 14 921． 1 kN·m， =505． 2 kN ； Mymax， 相应的剪力标准值 Vc， 绝对最大水平弯矩标准值 k k = 1 492． 1 kN·m； 支座的最大剪力标准值 Vmax， = 2 317． 6 kN 。 k 一台吊车时： 绝对最大竖向弯矩标准值 Mxmax， k = 17 613． 2 kN·m， = 535． 2 kN ； 相应的剪力标准值 V c， 绝对最 大 水平弯矩标准值 k Mymax， = 1 761． 3 kN · m ； V 支座的最大剪力标准值 k max， k = 2 680． 5 kN （ 以上计算的各标准值已考虑了动力系数及自重影响系数， 荷载 设计值为标准值乘以荷载分项系数 γ Q ） 。 根据吊车梁的截面尺寸可知其截面特性为： 8 3 8 3 W上 W下 nx = 1． 580 ˑ 10 mm ， nx = 1． 553 ˑ 10 mm ， W ny1 = 1． 896 ˑ 10 8 mm3 ， S x = 9． 227 ˑ 10 7 mm3 ， S1x = 2． 593 ˑ 10 7 mm3 ， S2x = 2． 795 ˑ 10 7 mm3 ， I x = 3． 029 ˑ 10 11 mm4 ， I nx = 2． 976 ˑ 10 11 mm4 ，
摘
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工程概况
1 550
CD 跨） ， 某炼钢厂主厂房为单层两跨钢排架结构（ 即 BC， 跨 BC 跨设有 3 台 A7 级工作制桥式 度分别为 27． 000 m 和 30． 000 m， CD 跨设有 4 台 A6 级工作制桥式 软钩吊车， 额定起重量均为 200 t， 50 t， 125 t 和 50 t。除 软钩吊车， 额定起重量由南向北依次为 125 t， BC 跨 C 列 30． 000 m 梁为焊接双腹壁箱形梁外， 厂房其余所有吊 C， D 列（ 05 ） 轴 （ 17 ） 厂房 B， 车梁均为焊接Ⅰ形截面钢吊车梁， 15． 000 m， 18． 000 m， 轴线范围吊车梁主要跨度分别为 12． 000 m， 21． 000 m 及 24． 000 m。厂房结构设计按 7 度、 Ⅱ类场地土进行了 抗震设防。
y 制动板-1 620×10 900 450 450 100 20 125.5125.5 y1 700
I y1 = 1． 609 ˑ 10 11 mm4 ， y1 = 1 949． 19 mm。
3 000
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x
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2 956
21.5
y1
W上 W下 其中， 下翼缘对强轴（ x 轴） 的净截面模 nx ， nx 分别为梁上 、 量； W ny1 为梁上翼缘与制动梁组合成水平受弯构件对其竖向轴（ y1 S1 x ， S2x 分别为中和轴、 轴） 的净截面模量； S x ， 上翼缘中线、 下翼缘 I nx 分别为计算截面处对 中线处以上毛截面对中和轴的面积矩； I x ， x 轴的毛、 净截面惯性矩； I y1 为制动梁毛截面对 y1 轴的惯性矩； y1 为吊车梁上边缘到中和轴距离 。
要： 针对某炼钢厂重级工作制钢吊车梁的受力特点， 阐述了此类吊车梁系统的相关承载能力及稳定性的计算方法， 经计算， 该 吊车梁在强度、 刚度、 稳定性及抗疲劳验算等方面均符合要求， 可以对类似工程起到一定的参考作用 。 关键词： 重级工作制吊车， 钢吊车梁， 强度， 刚度， 稳定性 TU312 中图分类号： 文献标识码： A
Baidu Nhomakorabea
山
西
建
筑
2 σ cr1 = 204． 29 N / mm ； 2 λ s = 0 ． 44 ＜ 0 ． 8 ； τ cr1 = f v = 170 N / mm ； 2 λ c1 = 0 ． 64 ＜ 0 ． 9 ； σ c， cr1 = 295 N / mm 。
第 39 卷 第 4 期 2013 年2 月 文章编号： 1009-6825 （ 2013 ） 04-0033-03
SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 4 Feb． 2013
· 33·
钢吊车梁承载力和稳定性验算
施其福
（ 安徽马钢工程技术有限公司， 安徽 马鞍山 243000 ）
3 278
20
3 800
22
y0
600
36
3
400 800 400
截面验算
3 ． 1 强度验算 3 ． 1 ． 1 正应力验算
上翼缘正应力：
图1
吊车梁截面及其组成构件
1110 收稿日期： 2012作者简介： 施其福（ 1954- ） ， 男， 工程师
· 34·
σ max =
第 39 卷 第 4 期 2013 年2 月
16
吊车梁主要承受竖向动力荷载和吊车刹车时产生的水平刹 车力， 不仅需要满足强度、 刚度和稳定性要求， 还要具有足够的疲 劳强度， 因此吊车梁需要较高的侧向强度和刚度 。 针对该厂房吊 车梁在服役期间出现的问题， 选出一根受载最不利的吊车梁进行 强度、 刚度、 稳定性和疲劳验算。 该钢吊车梁采用实腹式焊接工字形截面， 钢材选用 Q345 钢 1 ， 、 材， 吊车基本参数见表 吊车梁的截面尺寸 吊车计算简图分别 见图 1 ， 图 2。
表1
序号 1 2 吊车 类型 桥式软勾 桥式软勾 吊车 工作制 A6 A6
吊车基本资料
额定起 重量 / t 125 /30 50 /10 吊车 总重 / t 195． 2 63． 9 最大轮压 / kN P1 P2 649． 8 454． 3 649． 8 454． 3
吊车 跨度 / m 27 27
900 P1
8 200
900 1 550 P2
1 250
10 000
700
图 2 1，2 吊车计算简图
2 制动板上走道荷载为 2． 0 kN / mm ， 制动结构上的积灰荷载 2 1． 0 kN / mm 。 为 计算吊车梁的竖向剪力时， 应考虑轨道和它的
2
荷载及内力计算
固定件、 吊车制动结构、 支撑系统以及吊车梁自重等影响， 将近似 地简化求得的弯矩值和剪力值乘以自重影响系数 β w 。 荷载设计 A6 级吊车的动力系数取 1． 1［1-4］ 。 按照吊 值分项系数 γ Q = 1． 4 ， 车厂家提供的数据， 应用结构力学知识可以计算出 30 m 吊车梁 在移动荷载作用下的最大内力如下： 两台吊车时： 绝对最大竖向弯矩标准值 Mxmax， k = 14 921． 1 kN·m， =505． 2 kN ； Mymax， 相应的剪力标准值 Vc， 绝对最大水平弯矩标准值 k k = 1 492． 1 kN·m； 支座的最大剪力标准值 Vmax， = 2 317． 6 kN 。 k 一台吊车时： 绝对最大竖向弯矩标准值 Mxmax， k = 17 613． 2 kN·m， = 535． 2 kN ； 相应的剪力标准值 V c， 绝对最 大 水平弯矩标准值 k Mymax， = 1 761． 3 kN · m ； V 支座的最大剪力标准值 k max， k = 2 680． 5 kN （ 以上计算的各标准值已考虑了动力系数及自重影响系数， 荷载 设计值为标准值乘以荷载分项系数 γ Q ） 。 根据吊车梁的截面尺寸可知其截面特性为： 8 3 8 3 W上 W下 nx = 1． 580 ˑ 10 mm ， nx = 1． 553 ˑ 10 mm ， W ny1 = 1． 896 ˑ 10 8 mm3 ， S x = 9． 227 ˑ 10 7 mm3 ， S1x = 2． 593 ˑ 10 7 mm3 ， S2x = 2． 795 ˑ 10 7 mm3 ， I x = 3． 029 ˑ 10 11 mm4 ， I nx = 2． 976 ˑ 10 11 mm4 ，