《门式起重机结构设计实数解析》问题系列答疑.docx

门式起重机结构设计实数解析问题系列答疑1、        什么是门架平面内？答：建立一个直角坐标系：跨距水平方向（与轨道纵向方向为90度）为X轴，支腿高度方向为：Z轴。此平面为门架平面内。2、        什么是跨距、轨距、轮距?简单理解：门架平面内：当门吊为两条轨道时的轨道中心线之间的距离为：轨距。多轨见相应国家标准解释。简单理解：在门架平面内两条支腿车轮垂直中心线之间的距离为：跨距、轮距。门架平面内多条支腿另见国家标准解释。理论上轨距、跨距、轮距是相等的，实际是轨距与跨距、轮距不相等。3、        什么是支腿平面内？答：建立一个直角坐标系：与轨道纵向平行为水平线为Y轴，支腿高度方向为：Z轴。此平面为支腿平面内。4、        什么是轴距、基距?简单理解：在支腿投影平面内：两个车轮轴的顶尖孔中之间的距离为：轴距、基距。支腿平面内投影车轮数超过两个以上见国家相关标准解释。5、        什么是刚柔支腿？简单理解：在门架平面内一侧支腿截面惯性矩大于另一侧支腿截面惯性矩较多的结构形式为刚柔支腿。6、        支腿与主梁用螺栓连接是刚性连接还是柔性连接？答：是刚性连接。因为门架平面内支腿顶部与主梁连接部位水平尺寸较长，与建筑钢结构螺栓连接是不同的，应视为刚性连接。焊接也视为刚性连接。7、        什么是刚性支腿？答：门架平面内最大截面惯性矩的那组支腿与主梁连接是刚性的，则为刚性支腿。8、        什么是假柔性支腿？答：门架平面内最小截面惯性矩的那组支腿与主梁连接是刚性的，则为假柔性支腿。9、        什么是真柔性支腿？答：门架平面内最小截面惯性矩的那组支腿与主梁连接是铰链连接的，则为真柔性支腿。10、什么是双刚性支腿？答：门架平面内左右两组支腿惯性矩相等且都与主梁是刚性连接的。11、门架平面内的变截面支腿为何上大下小？答：支腿底部水平力作用在支腿顶部是最大弯矩，由此设计成截面最大，惯性矩相应也最大与最大弯矩相对应平衡，降低弯曲应力值。12、真柔性支腿上部的柔性铰是在门架平面内可以转动还是在支腿平面内做微小转动？答：小吨位、小跨度门式起重机在门架平面内可以做微小转动，不可以在支腿平面内、水平面做微小转动。这样设计经济效益较高，设计工作量降低。大型重型门式起重机如造船门式起重机则可以在空间直角坐标系三个平面内作微小转动。这样设计是因为主梁体积庞大，长度尺寸也很大。在小门式起重机作用不明显的外界因素在大型门式起重机是较严重问题，例：温度的变化、位移的作用、制造与安装的误差等。要求结构对此要求微小的自动调节量。13、什么是L型门式起重机？答：在支腿平面内的支腿与单主梁组合投影形状像L型的门吊称L型门式起重机。特点：小车吊载工况由跨中到悬臂端过程顺畅。缺点：自重较大。14、什么是C型门式起重机？答：在支腿平面内的支腿与单主梁组合投影形状像C型的门吊称C型门式起重机。特点：同L型门吊。15、什么是O型门式起重机？答：在支腿平面内的支腿与双主梁组合投影形状像O型的门吊称O型门式起重机。特点：同L型门吊。16、什么是A型门式起重机？答：在支腿平面内的支腿与双主梁+马鞍（U型梁）组合投影形状像A型的门吊称A型门式起重机。特点：双主梁带悬臂、支腿平面内顶部带马鞍（U型梁）的门式起重机17、什么是门式起重机Y型支腿？答：在门架平面内由主肢和付肢组成的支腿投影形状像Y型的门吊称为门式起重机Y型支腿。特点：制造容易，自重较轻、风载荷作用面积较小。缺点：设计计算较复杂。18、什么是门式起重机桁架型支腿？答：在门架平面内由桁架组成的支腿称为门式起重机桁架型支腿。特点：制造容易，自重较轻、风载荷作用面积较小。缺点：设计计算较复杂。19、什么是门式起重机固定型支腿？答：与地面固定不能做水平移动的支腿称为门式起重机固定型支腿。20、什么是半门式起重机？答：在门架平面内的一侧有支腿与主梁刚性连接，主梁另一侧没有支腿，只有端梁，端梁上的车轮与建筑结构行车梁上的轨道接触。此门吊称为：半门式起重机。21、什么是门式起重提梁机？答：铁路施工用提升钢筋混凝土大梁的门式起重机称为门式起重提梁机。简称：提梁机。特点：起重能力大。大车行走机构可以90度水平转动。大车行走轨道2道4道。22、双刚支腿门式起重机设计应用范围？答：小吨位、小跨度、小起升高度的门吊应用双刚支腿门式起重机设计方案。常用跨度在23米以内。优点：设计简单，图纸量少，常用于葫芦门吊的设计。缺点：支腿底部在主梁安装后大车运行后有位移。23、一刚一柔（假）支腿门式起重机设计应用范围？答：中等吨位，一般在75吨200吨范围。中等跨度：一般在24米40米范围。起升高度小于对应的跨度。缺点：由于支腿底部在主梁安装后大车运行后有位移。啃轨与夹轨的现象比较容易出现。但跨度控制在40米以内，则可以不安装编码器纠偏装置。啃轨与夹轨的现象不是很严重。所以可以采用一刚一柔（假）支腿门式起重机设计方案。24、一刚一柔（真）支腿门式起重机设计应用范围？答：大吨位：200吨以上。大跨度：40米以上。起升高度14米以上。缺点：门架平面内的支腿顶部水平摆动量容易超差。25、什么是桁架门式起重机？答：主梁是桁架结构的门式起重机便可以称为桁架门式起重机。与支腿是否是桁架结构无关。26、什么是空腹式门式起重机？答：主梁是空腹式结构的门式起重机便可以称为空腹式门式起重机。其特点为箱型主梁中的腹板为孔洞构造。此结构用于小吨位大跨度门式起重机。如10吨60米跨门式起重机主梁结构。意义：增加主梁截面高度宽度使主梁满足振动控制指标的要求。同时满足自重轻量化的经济效益要求。27、什么是斜拉索门式起重机答：当双梁带悬臂门式起重机悬臂梁端部作用吊载产生的悬臂根部最大弯矩大于载荷作用在跨中时的最大弯矩。应在悬臂端和马鞍（U型梁）之间布置斜拉索。为了降低马鞍（U型梁）的弯曲应力，在马鞍（U型梁）与跨内主梁某点之间布置斜拉索。特点：能满足主梁悬臂与主梁跨中弯矩一致的要求。缺点：内力与位移计算较为复杂。28、什么是中轨梁？答：小车轨道布置在主梁截面上盖板中部位置处称为中轨梁。29、什么是半偏轨梁？答：小车轨道布置在主梁截面上盖板中部与腹板近似距离中部位置处称为半偏轨梁。30、什么是全偏轨梁？答：小车轨道布置在主梁截面一侧腹板位置处称为全偏轨梁。31、门式起重机主梁挠度是按超静定门架计算主梁挠度还是按静定简支梁挠度计算？答：门式起重机双刚支腿和一刚一柔（假）支腿结构应按静定计算主梁跨中挠度和悬臂端挠度。不应按超静定计算挠度。道理如下：当吊起重物时主梁挠度是超静定的，挠度偏小，因支腿底部有水平力，引起支腿顶部有弯矩作用。但吊起重物后大车运行。此时支腿底部水平力消失，支腿顶部没有弯矩作用。此时主梁是静定结构，挠度最大。门式起重机一刚一柔（真）支腿结构无论是静止还是大车行走后的主梁都是静定的。都按静定简支梁计算挠度。32、什么是门式起重机支腿结构P效应？答：P载荷，位移。P效应也称：载荷位移效应。当刚柔支腿门式起重机主梁同时作用垂直载荷和小车运行制动水平力工况时，支腿顶部在垂直和水平力作用下产生水平位移，支腿顶部与底部有一个水平位移量。此情形为一阶性质，此时作用在支腿顶部上的垂直力与支腿底部下部形成了弯矩，此弯矩第二次产生了支腿顶部新的位移，第一次位移与第二次支腿顶部位移叠加情况称P效应。33、门式起重机支腿结构是否可以选用螺旋管？答：通过门式起重机螺旋管支腿的专项单杆压力超载试验，未发现问题，可以使用。34、桁架式门式起重机主梁结构的受力规律？答：跨中上下弦杆拉压轴向内力最大，遵循简支梁弯矩图规律。跨中弯矩图最大。腹杆拉压轴向力遵循简支梁剪力图规律。支座附近剪力最大。为简化手工计算器计算各个杆件的节点按铰接处理。则各个杆件为二力杆，只承受拉或压。应用节点法与截面法求解内力。用软件计算应按刚节点进行计算，这样杆件承受三种内力：弯矩、剪力、轴力。更加接近实际受力状况。35、门式起重机箱型主梁结构上盖板与腹板焊接是否可以采用贴脚焊缝设计？答：中级工作制的门式起重机箱型梁主梁结构上盖板与腹板应采用贴脚焊缝设计方案。道理：a、因不是重级以上的工作制不存在结构疲劳问题，因此可以采用贴脚焊缝连接形式。b、由小车车轮轮压作用到上盖板后直接传力到腹板上，贴脚焊缝与腹杆传力方式是并联关系，焊缝承受的轮压载荷很小。而全融透对接焊缝则承受了全部的轮压载荷作用后才传给腹板。c、根据弯曲剪应力互等理论知此处的焊缝弯曲剪应力相对截面腹板弯曲中性层处的二次抛物弯曲剪应力分布最大值是很小的。d、施工容易，经济效益高。所以此工作制下应采用贴脚焊缝设计方案。36、什么是支腿截面折算惯性矩？答：现代箱型梁柱结构的门式起重机支腿一般采用大小头变截面形式的结构。某等截面的支腿结构与变截面支腿结构在门架平面内产生的支腿底部、顶部内力、位移都相等。此等截面支腿的截面惯性矩称为折算惯性矩。37、什么是六截面辛普生数值积分式求解变截面支腿折算惯性矩公式？答：为了将变截面支腿结构转换成折算惯性矩等截面惯性矩的计算公式现在有4截面和六截面辛普生数值积分式，为了提高计算的精度应采用六截面的辛普生数值积分式。对变截面支腿结构手工分成有限元六个杆单元的计算方式不是困难的事情。公式见下所示： 式中：I1、I2、I3、I4、I5、I6是由小头截面惯性矩逐渐到大头的惯性矩。 Izh某个支腿的折算惯性矩。41、为何起重机设计规范GB/T3811-2008对门式起重机变截面支腿应用变截面系数u2不适用？答：现代箱型梁柱结构的门式起重机支腿一般采用大小头变截面形式的结构。用变截面支腿顶部大头处的截面惯性矩对应实际支腿高度再乘以大于1的变截面系数u2所形成的支腿计算高度，作为等截面的支腿结构与变截面支腿结构在门架平面内产生的支腿底部水平支座反力、位移值不相等。由于采用变截面转换等截面折算惯性矩法已经证明是正确的。因此可以推论此方法不适用于门式起重机变截面支腿的计算47、一刚一柔（假）支腿门架平面内支腿底部水平力应如何消除？答：当大车运行机构处于静止状态。起吊载荷后支腿底部有水平力作用。小车带载运行制动支腿底部也有水平力作用。但一旦大车运行后，支腿底部的水平力随着大车运行距离的增大，水平力逐渐消除。48、为何需要知道一刚一柔（假）支腿门架平面内支腿底部水平位移？答：大车运行后，支腿底部的水平力随着大车运行距离的增大，水平力逐渐消除。支腿底部向外延展了一段水平距离。这段水平距离得到了充分保证的前提是车轮踏面宽度与轨道顶部的宽度有足够的间隙。如此间隙不能保证则支腿底部水平力不能完全消除。引起夹轨啃轨问题。为保证支腿底部的水平位移量是否满足不夹轨问题出现，需要对此进行分析。49、支腿底部水平位移许用值的确定依据？答：大车运行机构车轮踏面宽度与大车轨道顶部宽度间隙量。50、小车制动惯性力作用在门架平面内支腿悬臂端或跨中位置对支腿底部水平位移有何影响？答：小车制动惯性力作用在门架平面内支腿悬臂端处和作用在门架平面内主梁跨中处对一刚一柔支腿的影响是一样的。原理：力的作用可以沿着作用线移动。51、为何需要知道一刚一柔支腿门架平面内支腿顶部水平位移？答：门式起重机在起升运行和小车制动惯性力作用下的结构振动对驾驶员的影响和支腿的倾斜作用造成大车运行时啃轨问题的出现。所以需要知道一刚一柔支腿门架平面内支腿顶部水平位移量是多少。52、支腿顶部水平位移值的确定依据？答：由于门式起重机体积较大，其自振频率总是在一定的范围内形成。自振频率的计算对应较复杂。振动现象对驾驶员的影响就是使其身体感觉不舒服。造成接近共振现象的主要原因是振动时出现的水平位移量，位移量越大人体感觉越不舒服。所以可以直接用水平位移量来度量振动作用是否满足要求。根据实际使用测量得出当支腿顶端水平位移在80毫米以下时驾驶员身体感觉能够接受。从经济指标考虑。水平位移量取40毫米左右比较合适。大型门吊一般在65毫米左右。此值与支腿高度无关。53、为什么一刚一柔支腿在门架平面内作用时总是刚性支腿向柔性支腿方向倾斜？答：因主梁与刚性支腿是刚节点连接。呈直角三角形刚片。其结构可以化简为主梁与刚性支腿为一条斜线。斜线的上端在柔性支腿的顶部，斜线的下端在刚性支腿的下端。斜线内作用垂直作用力。此垂直力作用在斜线上可以分解水平分力和垂直于斜线的90度合力。设定的垂直力作为一个分力处理。水平分力的出现对柔性支腿的作用是：柔性支腿向跨外倾斜。形成刚性支腿向柔性支腿方向倾斜现象。54、求解一刚一柔（假）支腿门架平面内支腿顶部水平位移的基本方法？答：应用结构力学中的力法、图乘法进行求解：54.1、求解和设定基本计算参数：集中载荷P、钢的弹性模量E、主梁惯性矩I1、左刚性支腿惯性矩I2、右刚性柔支腿惯性矩I3。跨距L、支腿高度H。54.2、集中载荷的组成：吊载、小车（电葫芦）自重；54.3、主梁惯性矩的确定：取单梁截面惯性矩，在后续计算中可以用单梁计算，但必须将载荷除以2。也可以按双梁计算，在后续计算中惯性矩等截面参数需要乘以2。当主梁是变截面时，需要转换为折算等截面梁进行后续计算。54.4、支腿惯性矩的确定：一般支腿是变截面支腿结构需要转换为等截面折算惯性矩支腿结构。54.5、支腿高度的确定：大车车轮轨道面距支腿顶部与主梁连接处的高度。55、一刚一柔（真）支腿门架平面内支腿底部有没有水平力作用？答：门架平面内跨内作用垂直力一刚一柔（真）支腿底部没有水平力。因此时的门架体系是静定结构，主梁为简支梁形式。当门架平面内跨内作用小车制动惯性力时刚性支腿底部有水平力。其大小等于小车制动惯性力，与小车制动惯性力的作用方向相反。