简支吊车梁验算计算书.pdf

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1、 简支吊车梁验算计算书 =计算软件：MTS钢结构设计系列软件 MTSTool v2.0.1.20 计算时间：20年08月28日 09:04:39=一.设计资料 1 基本信息:验算依据：钢结构设计规范(GB 50017-2003)建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)吊车梁跨度：l=9000 mm 吊车梁平面外计算长度：l0=9000 mm 吊车梁所在柱列：边列柱 吊车梁所在位置类型：中间跨 2 吊车信息:吊车梁上有两台完全相同的吊车同时运行 第一台吊车基本信息(参图)吊车类型:32t195_中级软钩吊车 吊车跨度:19500 mm 吊车自重:38 t 小车重量:10.9 t 吊车起重量

2、:32 t 工作级别:A4A5(中级)吊钩形式:软钩吊车 单侧轮子数:2个 最大轮压:301 kN 最小轮压:67.4 kN 轨道类型:QU120 吊车宽度:6620 mm 吊车轮距C:4700 mm 3 荷载信息:吊车竖向荷载增大系数：v=1.04 吊车荷载分项系数：c=1.4 当地重力加速度值：g=9.8 附加竖向均布活载标准值：0 kN/m 附加水平均布活载标准值：0 kN/m 吊车一动力系数：1=1.05 吊车一横向水平刹车力系数：1=0.1 吊车一摆动力系数：1=0 4 验算控制信息:吊车梁竖向挠度允许值：l/1000 吊车梁水平挠度允许值：l/2200 对中级工作制吊车梁按钢规要求

3、不进行疲劳验算 5 吊车梁截面信息:吊车梁示意图 截面型号:H-1200*350(280)*8*14(10)用户自定义截面 截面材料类型:Q345 截面每米质量:134.29 kg/m 截面几何参数如下:截面高度 H =1200 mm 上翼缘宽度 B1=350 mm 下翼缘宽度 B2=280 mm 腹板厚度 Tw=8 mm 上翼缘厚度 Tf1=14 mm 下翼缘厚度 Tf2=10 mm 截面力学参数如下:x轴毛截面惯性矩 Ix =371161.792 cm4 x轴净截面惯性矩 Inx =354182.669 cm4 x轴上翼毛截面抵抗矩 Wx =7021.113 cm3 x轴上翼净截面抵抗矩

4、Wnx =6467.181 cm3 x轴下翼净截面抵抗矩 Wnx1=5429.431 cm3 y轴上翼毛截面抵抗矩 Wy =390.653 cm3 y轴上翼净截面抵抗矩 Wny =257.837 cm3 上翼缘有效净面积 Ane =42.98 cm2 净截面中和轴高度 Cny =652.338 mm 吊车梁截面为梯形渐变式变腹板高度截面:截面端部高度 hd=900mm 端部x轴毛截面惯性矩 Id =190798.172 cm4 端部x轴毛截面静矩 Sd =2427.054 cm3 端部x轴上翼缘静矩 Sdu =1867.304 cm3 端部x轴下翼缘静矩 Sdd =1419.369 cm3 6

5、 吊车梁制动结构信息:吊车梁采用制动桁架结构 制动桁架宽度：800mm 制动桁架节点间距：1000mm 边弦杆截面选用：C-200*70*20*2 边弦杆面积：7.44 cm2 边弦杆绕y轴惯性矩：49.177 cm4 制动结构绕y轴毛截面惯性矩：Icy=46390.452 cm4 7 吊车梁截面焊缝信息:吊车梁腹板与上翼缘采用双面角焊缝 上翼缘焊脚高度：hfu=6 mm 吊车梁腹板与下翼缘采用双面角焊缝 下翼缘焊脚高度：hfd=6 mm 吊车梁腹板与翼缘焊缝采用：自动焊 8 腹板加劲肋信息：横向加劲肋布置方式：两侧成对布置 横向加劲肋端部焊接方式：断续回焊，断弧 横向加劲肋选用：SB6_Q3

6、45 横向加劲肋间距：a=700 mm 变截面区段横向加劲肋间距：a=700 mm 横向加劲肋宽度：90 mm 横向加劲肋端部到下翼缘距离：80 mm 吊车梁不配纵向加劲肋和横向短加劲肋 9 支座信息：吊车梁采用的支座类型：中间跨全突缘，端跨一边突缘，一边平板 平板支座加劲肋选用：SB10_Q345 平板支座加劲肋宽度：280 mm 加劲肋焊缝焊脚高度：7 mm 平板支座选用：SB30_Q345 平板支座宽度：50 mm 平板支座长度：280 mm 突缘支座加劲肋选用：SB18_Q345 突缘支座加劲肋宽度：280 mm 伸出下翼缘长度：20 mm 与截面腹板焊脚高度：7 mm 与截面上翼缘焊

7、脚高度：6 mm 与截面下翼缘焊脚高度：6 mm 10 计算参数：梁截面材料屈服强度：fy=345 N/mm2 梁截面材料转换系数：CF=(235/345)0.5=0.8253 上翼缘截面抗拉强度：ft=310 N/mm2 下翼缘截面抗拉强度：fb=310 N/mm2 梁腹板截面抗剪强度：fv=180 N/mm2 梁腹板端面承压强度：fce=400 N/mm2 吊车梁焊缝抗剪强度：fw=200 N/mm2 二.验算结果一览 验算项 数值 限值 结果 受压(上)翼缘宽厚比 12.21 最大12.4 满足 腹板高厚比 147.00 最大250.0 满足 上翼缘受压强度比 0.88 最大1.0 满足

8、 下翼缘受拉强度比 0.98 最大1.0 满足 端部腹板剪应力强度比 1.00 最大1.0 满足 腹板局部承压强度比 0.39 最大1.0 满足 腹板折算应力强度比 0.68 最大1.0 满足 整体稳定强度比 设制动结构 不需验算 满足 竖向挠度计算值(mm)8.62 最大9.0 满足 水平挠度计算值(mm)0 不需验算 满足 上翼缘焊缝强度比 0.64 最大1.0 满足 上翼缘焊缝高度(mm)6.00 最小6.0 满足 上翼缘焊缝高度(mm)6.00 最大9.0 满足 下翼缘焊缝强度比 0.42 最大1.0 满足 下翼缘焊缝高度(mm)6.00 最小5.0 满足 下翼缘焊缝高度(mm)6.0

9、0 最大9.0 满足 区格局稳强度比 0.84 最大1.0 满足 区格局稳强度比 0.85 最大1.0 满足 区格局稳强度比 0.82 最大1.0 满足 区格局稳强度比 0.82 最大1.0 满足 区格局稳强度比 0.94 最大1.0 满足 区格局稳强度比 0.97 最大1.0 满足 区格局稳强度比 0.98 最大1.0 满足 加劲肋布置方式 双侧成对 轻/中级 满足 横向加劲肋间距(mm)700.00 最大2352.0 满足 横向加劲肋间距(mm)700.00 最小588.0 满足 横向加劲肋间距1(mm)700.00 最大2352.0 满足 横向加劲肋间距1(mm)700.00 最小588

10、.0 满足 横向加劲肋外伸宽度(mm)90.00 最小79.2 满足 横向加劲肋厚度(mm)6.00 最小6.0 满足 无纵向加劲肋时ho/Tw 147.00 最大140.3 不满足 平板加劲肋稳定强度比 0.46 最大1.0 满足 平板加劲肋焊缝强度比 0.31 最大1.0 满足 突缘加劲肋稳定强度比 0.55 最大1.0 满足 突缘端面承压强度比 0.47 最大1.0 满足 突缘加劲肋焊缝强度比 0.56 最大1.0 满足 平板加劲肋外伸宽度(mm)280.00 最小79.2 满足 横向加劲肋厚度(mm)10.00 最小18.7 不满足 平板加劲肋焊脚高度(mm)7.00 最小6.0 满足

11、 平板加劲肋焊脚高度(mm)7.00 最大9.0 满足 突缘加劲肋外伸宽度(mm)136.00 最小9.0 满足 突缘加劲肋厚度(mm)18.00 最小9.1 满足 突缘加劲肋焊脚高度(mm)7.00 最小7.0 满足 突缘加劲肋焊脚高度(mm)7.00 最大9.0 满足 三.吊车梁截面内力计算:1 吊车梁支座处最大剪力Vd计算(参图)：竖向附加活载作用下端部剪力Vda=0 kN 吊车考虑动力系数后最大轮压标准值：P=1.05301=316.05 kN 吊车竖向荷载作用下端部剪力：Vdc=1.41.04316.05(29000-1920)/9000=943.857 kN 端部最大剪力计算值：V

12、d=943.857 kN 2 跨中最大竖向弯矩Mvm计算(参图)：竖向附加活载作用下跨中弯矩Mva=0 kNm 吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值：P=1.05301=316.05 kN 吊车荷载合力：F=316.052=632.1 kN 左支座反力：R=632.14980/9000=349.762 kN 吊车梁跨中弯矩Mvc计算：Mvc=1.41.04(349.7624980-316.051920)10-3=1652.558 kNm 跨中最大弯矩计算值：Mvm=1652.558 kNm 3 跨中最大竖向弯矩对应剪力Vm计算(参图)：竖向附加活载作用下端部剪力Vma=0 kN 吊车考虑动力

13、系数后单轮竖向作用力标准值：P=1.05301=316.05 kN 吊车荷载合力：F=316.052=632.1 kN 左支座反力：R=632.14980/9000=349.762 kN 最大弯矩点左侧剪力计算：Vml=1.41.04(349.762-316049.9861)=49.085 kN 最大弯矩点右侧剪力计算：Vmr=Vml-1.41.04316.05=-411.084 kN 跨中最大弯矩对应的剪力计算值：Vm=411.084 kN 4 吊车梁跨中最大水平弯矩Mhm计算(参图)：水平附加活载作用下跨中弯矩Mha=0 kNm 吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值：P=0.1

14、(32+10.9)/2g/2=10.511 kN 吊车荷载合力：F=10.5112=21.021 kN 左支座反力：R=21.0214980/9000=11.632 kN 吊车梁跨中弯矩Mhc计算：Mhc=1.4(11.6324980-10.5111920)10-3=52.843 kNm 跨中最大水平弯矩计算值：Mhm=52.843 kNm 5 跨中最大竖向弯矩标准值Mvk计算(参图)：竖向附加活载作用下跨中弯矩Mvka=0 kNm 吊车单轮最大轮压标准值：P=1.0301=301 kN 吊车荷载合力：F=3012=602 kN 左支座反力：R=6025675/9000=379.594 kN

15、吊车梁跨中弯矩Mvkc计算：Mvkc=11.04(379.5945675-3014700)10-3=769.078 kNm 跨中最大弯矩计算值：Mvk=769.078 kNm 6 跨中最大水平弯矩标准值Mhk计算(参图)：水平附加活载作用下跨中弯矩Mhka=0 kNm 吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值：P=0.1(32+10.9)/2g/2=10.511 kN 吊车荷载合力：F=10.5112=21.021 kN 左支座反力：R=21.0215675/9000=13.255 kN 吊车梁跨中弯矩Mhkc计算：Mhkc=1(13.2555675-10.5114700)10-3=2

16、5.822 kNm 跨中最大水平弯矩计算值：Mhk=25.822 kNm 四.吊车梁板件宽厚比验算:1 受压(上)翼缘宽厚比验算:受压翼缘宽厚比限值：b0/t=15*(235/fy)0.5=12.38 翼缘自由外伸宽度：b0=171 mm 翼缘宽厚比：b0/Tf1=171/14=12.21412.38，满足 2 腹板高厚比验算:腹板高厚比限值：h0/t=250 腹板计算高度：h0=1176 mm 腹板高厚比：h0/Tw=1176/8=147250，满足 五.吊车梁截面强度验算:1 上翼缘受压强度验算:吊车梁采用制动桁架 水平弯矩在吊车梁上翼缘产生的轴心力 NT=Mhm/C=66.054 kN

17、上翼缘在桁架节间那的水平局部弯矩由第一台吊车控制 单轮横向刹车力：T1=1.4(32+10.9)0.1*0.5/2=1.501 kN 单轮卡轨力：T2=1.4301=0 kN 第一台吊车为轻、中级工作制吊车 Myl=max(T1,T2)*CW/4=0.3754 kNm 吊车梁须验算疲劳强度或b0/Tf110.729，取x=1.0 吊车梁无须验算疲劳强度，取y=1.2 =(Mvm/Wnx/x+Myl/Wny/y+NT/Ane)/ft =(1652.558/6467.181/1+0.3754/257.837/1.2+66.054/42.98)103/310 =0.87861，满足 2 下翼缘受拉强

18、度验算:=Mvm/Wnx1/fb=1652.558103/5429.431/310=0.98181，满足 3 端部腹板剪应力强度验算:考虑截面削弱系数1.2 =Vd*Sdx/(Idx*Tw/1.2)/fv =943.8572427.054/(190798.1728/1.2)/180102 =1.0011，满足 4 最大轮压下腹板局部承压强度验算:考虑集中荷载增大系数后的最大轮压设计值按第一台吊车计算：吊车最大轮压：Pmax=301 kN 轻、中级工作制吊车梁，依钢规4.1.3取增大系数：=1.0 F=c*Pmax=1.411.05301=442.47 kN 梁顶到腹板计算高度上边缘距离：hy=

19、Tf1=14 mm 轨道高度：hR=170 mm 集中荷载沿跨度方向支承长度取为：50 mm 集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度：lz=50+5*hy+2*hR=50+514+2170=460 mm c=F/Twlz=442.47103/8/460=120.236 N/mm2 腹板抗压强度设计值：f=310 N/mm2 局部承压强度比 =c/f=120.236/310=0.38791，满足 5 腹板与上翼缘交接处折算应力强度验算:按跨中最大弯矩及其对应的剪力和最大轮压计算 计算点局部压应力：c=69.905 N/mm2(参见腹板局部承压验算)计算点正应力计算 计算点到中和轴的距离：y1

20、=H-Cny-Tf1=533.662 mm =Mvm/In*y1 =1652.558/354182.669533.662102 =248.998 N/mm2 计算点剪应力计算 上翼缘对中和轴静矩：S1=(y1+0.5*Tf1)*B1*Tf110-3=2649.242 cm3 =Vm*S1/Ix/Tw =411.0842649.242/371161.792/8102 =36.677 N/mm2 与c同号，强度设计值增大系数：1=1.1 折算应力强度比 =(2+c2-*c+3*2)0.5/(1*f)=(248.9982+69.9052-248.99869.905+336.6772)0.5/(1.1

21、310)=0.67841，满足 6 吊车梁整体稳定性验算 吊车梁设置了制动结构，整体稳定不需验算。六.吊车梁变形计算:1 竖向挠度计算 竖向挠度限值：=l/1000=9 mm 按渐变式变截面梁计算吊车梁竖向挠度 =Mvk*l2/(EIx)*(1+0.12*(1-Id/Ix)=769.07810690002/(206000371161.792104)(1+0.12(1-190798.172104/371161.792104)=8.623 mm(1/1043)9(1/1000)，满足 2 水平挠度计算 依钢规附录A.1.2条，无须验算吊车梁及其制动结构的水平变形！七.翼缘与腹板的连接焊缝验算 1

22、上翼缘与腹板连接焊缝验算:按梁端最大剪力和最大轮压计算：上翼缘焊脚计算高度：he=0.7*hfu=4.2 mm 承受动力荷载，依钢规7.1.3条取角焊缝强度增大系数：f=1.0 上翼缘焊缝强度 =(Vd*Sdu/Id)2+(*F/f/lz)2)0.5*0.5/he/fw =(943857.2451867303.78/1907981718.793)2+(1257249.996/460)2)0.5*0.5/4.2/200 =0.64281，满足 2 下翼缘与腹板连接焊缝验算:按梁端最大剪力计算：下翼缘焊脚计算高度：he=0.7*hfd=4.2 mm 下翼缘焊缝强度 =(Vd*Sdd/Id)*0.5

23、/he/fw =(943.8571419.369/190798.172)*0.5/4.2102/200 =0.41791，满足 八.吊车梁腹板局部稳定验算:1 吊车梁腹板加劲肋布置简图(参图)：吊车梁腹板局部稳定由区格控制 区格腹板仅设置横向加劲肋 2 吊车梁局稳验算内力影响线输出：单位力作用于X处时，XL到XR区间的平均剪力为：当X=XL时：Vmean=-X/L 当XLX=XR时：Vmean=1-X/L 单位力作用于X处时，XL到XR区间的平均弯矩为：当X=XL时：Mmean=0.5*X*(2*L-XL-XR)/L 当XLX=XR时：Mmean=0.5*(L-X)*(XL+XR)/L 3 吊

24、车梁区格局稳验算内力计算(参图)：区格左端坐标：XL=3786 mm 区格右端坐标：XR=4486 mm 吊车一考虑动力系数后最大轮压标准值：P=3011.05=316.05 kN 吊车一下为轻、中级工作制吊车梁，依钢规4.3.1取折减系数：=0.9 吊车梁区格最大集中力设计值计算：吊车轮压力仅有P作用于内 F=1.4316.050.9=398.223 kN 吊车梁区格平均剪力设计值计算：Vmean=1.41.04 316.05(8972+3786+44864163.307-89723786/8972/(4486-3786)+316.05(8972-6083.307)/897210-3 =18

25、2.661 kN 吊车梁区格平均弯矩设计值计算：Mmean=1.41.04 316.05(8972-4163.307)(4163.3074163.307-37863786)+4163.307(28972-4163.307-4486)(4486-4163.307)/8972/(4486-3786)+316.05(8972-6083.307)(3786+4486)/89720.510-6 =1598.643 kNm 4 吊车梁区格局部稳定验算 吊车梁腹板区格的横向加劲肋间距为：a=700 mm 区格腹板计算高度：h0=H-Tf1-Tf2=1176 mm 区格截面中和轴高度：Cy=671.363 m

26、m 区格截面对X轴关系矩：Ix=371161.792 cm 区格腹板计算高度边缘到中和轴距离：hc=H-Tf1-Cy=514.637 mm 区格腹板计算高度边缘应力计算：=Mmean*hc/Ix=1598.643514.637/371161.792102=227.691 N/mm2 =Vmean/h0/Tw=182.661/1176/8103=19.416 N/mm2 c=F/Lz/Tw=398.223/460/8103=108.213 N/mm2 正应力单独作用下的临界应力计算：腹板区格受压区高度：hc=H-Cy-Tf1=514.637 mm b=2*hc/Tw/177/Cf=2514.63

27、7/8/177/0.8253=0.8807 0.85b1.25，取cr=(1-0.75*(b-0.85)*fw=302.855 N/mm2 剪应力单独作用下的临界应力计算：a/h0=700/1176=0.59521.0，取 s=h0/Tw/41(4+5.34/(a/h0)2)0.5/Cf =1176/8/41/(4+5.34/0.59522)0.5/0.8253 =0.9948 0.8s1.2，取cr=(1-0.59*(s-0.8)*fv=159.317 N/mm2 局部压应力单独作用下的临界应力计算：a/h0=0.59521.5，取 c=h0/Tw/28(10.9+13.4*(1.83-a/

28、h0)3)0.5/Cf =1176/8/28/(10.9+13.4/(1.83-0.5952)3)0.5/0.8253 =1.058 0.9c1.2，取c,cr=(1-0.79*(c-0.9)*fw=271.224 N/mm2 区格局部稳定性强度比 =(/cr)2+(/cr)2+c/c,cr=0.97911，满足 九.梁端支座强度验算:腹板每侧有效宽度：be=15*CF*Tw=99.039 mm 支座加劲肋平面外计算长度：l0=h0=876 mm 1 梁端平板支座加劲肋验算:加劲肋材料强度设计值：fr=310 N/mm2 支座加劲肋截面强度设计值：ff=min(fr,fw)=310 N/mm2

29、 梁腹板伸出支座加劲肋外宽度：br=0.5(50-10)=20 mm brbe，取腹板有效总宽度：bef=99.039+20=119.039 mm 加劲肋截面面积：Af=57010+119.0398=6632.311 mm2 加劲肋截面惯性矩：If=570310/12+119.03983/12=154332578.991 mm4 加劲肋截面回转半径：if=(If/Af)0.5=(154332578.991/6632.311)0.5=152.544 mm 加劲肋平面外长细比：f=l0/if=876/152.544=5.743 轴压稳定系数：b类截面 1=0.65 2=0.965 3=0.3 正则

30、化长细比：n=(fy/E)0.5*(/)=(235/206000)0.5(5.74/3.14)=0.0617 n=0.06170.215 =1-1n2=1-0.650.06172=0.998 平面外稳定强度比：=Vd/Af/ff=943857.25/0.998/6632.31/310=0.461，满足 2 平板加劲肋与腹板连接焊缝验算:焊缝强度设计值：fwf=200 N/mm2 焊缝单侧计算长度：lf=876-245-27=772 mm 焊缝强度比：=Vd/4/0.7/lf/fwf/hff =943857.25/4/0.7/772/200/7 =0.3121，满足 3 梁端突缘支座加劲肋整体稳

31、定:加劲肋材料强度设计值：fr=295 N/mm2 支座加劲肋截面强度设计值：fp=min(fr,fw)=295 N/mm2 加劲肋截面面积：Ap=28018+99.048=5832.31 mm2 加劲肋截面惯性矩：Ip=280318/12+99.0483/12=32932225.66 mm4 加劲肋截面回转半径：ip=(Ip/Ap)0.5=(32932225.66/5832.31)0.5=75.14 mm 加劲肋平面外长细比：p=l0/ip=876/75.14=11.66 轴压稳定系数：b类截面 1=0.65 2=0.965 3=0.3 正则化长细比：n=(fy/E)0.5*(/)=(235

32、/206000)0.5(11.66/3.14)=0.125 n=0.1250.215 =1-1n2=1-0.650.1252=0.99 平面外稳定强度比：=Vd/Ap/fp =943857.25/0.99/5832.31/295 =0.5541，满足 4 梁端突缘截面承压验算:突缘加劲肋承压强度设计值：fcp=400 N/mm2 突缘截面承压强度比：=Vd/280/18/400=0.4681，满足 5 突缘与腹板连接焊缝验算:焊缝强度设计值：fwp=200 N/mm2 焊缝单侧计算长度：lf=876-27=862 mm 焊缝强度比：=Vd*0.5/0.7/lf/fwp/hfp =943857.25*0.5/0.7/862/200/7 =0.5591，满足