900噸架橋機支撐系統(tǒng)結構設計與受力分析--畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　鐵路是國家的重要基礎設施，在綜合交通體系中占有重要地位，起著骨干作用"我國鐵路主要干線能力目前還十分緊張，除秦沈客運專線外，均為客貨混跑模式，客運快速與貨運重載難以兼顧，無法滿足客貨運輸?shù)男枨?。在繁忙干線建設客運專線，實現(xiàn)客貨分線運輸，能夠大幅度提高鐵路運輸能力，分流既有線的大部分客車，緩解既有線運能緊張的局面，同時還

2、可以滿足大經(jīng)濟區(qū)。大城市的增量運輸?shù)男枨?，騰出既有線用來發(fā)展貨物重載運輸，適應日益增長的運輸需要"目前隨著京津、武廣、合寧、鄭西等鐵路客運專線的陸續(xù)開工，我國掀起了新一輪大規(guī)模的高速鐵路建設高潮?？瓦\專線建設中大量橋梁施工需要大噸位架橋設備，傳統(tǒng)架橋機已不能滿足施工要求，大噸位架橋機研制勢在必行。</p><p>　　本論文以JQ900型架橋機為研究對象，對架橋機前支撐系統(tǒng)、中支撐系統(tǒng)和后支撐系統(tǒng)系統(tǒng)的

3、結構強度、剛度和穩(wěn)定性計算。對行走驅(qū)動系統(tǒng)計算和初選電機。第一階段對架橋機作業(yè)過程進行學習，隨后對前、中、后支撐進行受力分析，然后分別計算其結構的強度、剛度、及穩(wěn)定性并得出其在滿足要求的條件下還有一定富余。</p><p>　　關鍵詞:鐵路客運專線；900t；導梁式；定點起吊；架橋機</p><p><b>　　Abstract</b></p><

4、p>　　Railway is the important foundational facilities in a country，which possesses the significant place and leads the backbone effects on the synthetic transportation system..The capability of the main line is still s

5、eriously in our country at pr- esent，and most of the railways are passenger-cargo mixed traffic lines，except the Qin-Shen dedicated Passenger line..It is impossible to meet the running technical requirement to both h

6、igh speed passenger train and heavy-haul freight train at the sa</p><p>　　In this thesis，DF900 bridge machine was the research object.The author calculated the structural strength， stiffness and stability

7、 of erecting machine before support systems， the support system and the support system.Calculate the walk drive system and primary motor.The first stage，I learn the erec-</p><p>　　ting machine operation proc

8、ess.And then I stress analysis before， during and after support.when I calculate its structural strength， stiffness and stability，and I find all surplus.</p><p>　　keywords:dedicated passenger line;900 ton-g

9、rade;guiding girder;non一moving lifting;bridge beam erection machine</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究背景及意義</p><p>　　根據(jù)我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，我國新一輪鐵路建設迫在眉睫，而路網(wǎng)規(guī)劃中客運專線建設尤為引人注目，

10、這是滿足我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要的重要措施，也是我國鐵路建設史上一個跨越式發(fā)展階段。</p><p>　　鐵路客運專線是一項系統(tǒng)性強，設計學科多，技術性強，投資巨大的工程，其中基礎設施的橋梁工程是投資的主題。國內(nèi)目前鐵路客運專線初步統(tǒng)計，橋梁的總長度占線路全長的20％以上，當客運專線穿越城市，為不占用城市用地，以橋帶路，使得橋梁所占比例更大。例如：京津城際鐵路客運專線全線長118km，常用跨度橋梁達93km，常

11、用跨度橋梁總長占線路全長79％，上部結構設計的形式主要以整孔簡支箱梁為主。這一特點使得研究標準化、流程化、工廠化的施工方法及其吊、運、架梁裝備更顯得突出。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外架橋機發(fā)展狀況</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)架橋機發(fā)展狀況</p><p>　　在高速鐵路建設過程中，最重要的當屬混凝土箱梁的制梁、運梁以及架梁施工設備，而在上述施工設備

12、中，當屬架梁設備為最重要最關鍵的設備。為滿足工程施工需要，目前，國內(nèi)具有相當資質(zhì)的大型企業(yè)如中鐵大橋局集團等，充分發(fā)揮橋梁“施工、設計、設備制造、科研”四位一體的技術優(yōu)勢，特別是橋梁施工準用設備研發(fā)能力強的技術優(yōu)勢，組織集團內(nèi)有關單位和工程技術人員，研制了一系列鐵路客運專線施工所必須的專用施工設備。同時，許多企業(yè)還通過技術合作方式，與國內(nèi)外相關企業(yè)聯(lián)合研制和引進了一批設備，確保了鐵路客運專線工程施工的設備需求。</p>&

13、lt;p>　　高鐵架橋機按照有無導梁，分為以下三種類型：</p><p>　　無導梁式架橋機。如中鐵科工之JQ900A型、JQ900B型；石鐵院與17局之SPJ900/32型。下圖1-1所示為中鐵大橋局設計研制的某型號無導梁式架橋機。</p><p>　　2.承架橋機半自重過孔導梁式架橋機。顧名思義，此型架橋機有一略長于一跨、承重不大(1/2自重)的導梁，卻帶來過孔安全穩(wěn)定的優(yōu)良勝能

14、，從而成了900t級的主流架橋機，中鐵科工之JQ900C型、北戴河通聯(lián)、鄭州華中建機、上海港機重工、西安筑機、北京萬橋等都分別為各施工部門設計制造了一批此型架橋機。如圖1-2所示，國內(nèi)某大型研究機構設計研發(fā)并投入施工的承架橋機半自重過孔導梁式架橋機。</p><p>　　3.導梁承箱梁重式架橋機。由運梁車上的前后移梁小車馱運混凝土箱梁上導梁到梁位上方，定點起吊箱梁，退出二移梁小車，吊起導梁前移讓出橋位，落箱梁到位

15、。 如圖1-3所示，某型號導梁承箱梁重式架橋機施工圖。</p><p>　　圖1-1 無導梁式架橋機施工示意圖</p><p>　　圖1-2承架橋機半自重過孔導梁式架橋機施工示意圖</p><p>　　圖1-3導梁承箱梁重式架橋機施工圖</p><p>　　另外，國內(nèi)市場還有其他各種類型的架橋機，這些架橋機按照行走型式與起吊型式又可以分成很多

16、類型。這一系列客運專線施工設備的研制成功，一方面滿足了工程建設的需要，另一方面也形成了一批重要的科研技術成果，有些還填補了國內(nèi)空白，促進了我國鐵路建設技術的發(fā)展。</p><p>　　由于高速鐵路有很多會穿越隧道，在上述國產(chǎn)架橋設備中，相當一部分架橋設備都不具備整機通過隧道這一要求，每遇到隧道，就需要將設備進行拆解運輸，通過隧道后再進行重新安裝調(diào)試，這一過程將會耗費相當大的人力物力以及財力，而國外的有些設備卻能滿

17、足連續(xù)過遂或者橋隧相連的施工工況，但是，其進口設備價格太過昂貴，這一難題，一直沒有得到解決。如圖1-4某國產(chǎn)型號架橋機在進隧道末跨施工示意圖。由于此架橋機不能滿足整機不拆解過隧道的功能，在完成末跨架設后，必須將架橋機進行拆解，然后由運梁車等運輸設備將架橋機拆解件運送通過隧道，然后在隧道另一端安裝"由于架橋機的拆解、安裝與調(diào)試完成，周期大約需要一個月左右，所以這種施工方法效率很低，此種類型架橋機不能適應橋隧相連地區(qū)的施工要求。如

18、下圖1-5架橋機在進隧道前進行拆解，由運梁車駝運過隧道。</p><p>　　隨著我國鐵路建設跨越式發(fā)展的進一步實施，高速鐵路建設不斷由平原地帶向西南等山區(qū)地帶推進，我們將面對更新的機遇和更新的挑戰(zhàn)，研發(fā)制造國產(chǎn)的、具有自主知識產(chǎn)權的整機過遂架橋機迫在眉睫。</p><p>　　圖1-4架橋機在進隧道末跨施工</p><p>　　圖1-5架橋機在進隧道前拆解<

19、/p><p>　　1.2.2國外架橋機發(fā)展狀況</p><p>　　圖1-6吊運架一體機示意圖</p><p>　　大噸位鐵路箱梁架橋機研發(fā)制造最早，在架橋機領域內(nèi)具有相當?shù)臀坏漠攲僖獯罄鸑icola公司，意大利尼古拉公司設計研發(fā)制造的整機不拆解過隧道架橋機，可以很好的適應橋隧相連地區(qū)的高速鐵路、公路的箱梁架設。如圖1-6所示，國內(nèi)進口的意大利尼古拉公司研發(fā)制造的某型號

20、吊運架一體機，圖示為其主梁部分。</p><p>　　從國內(nèi)外架橋機的現(xiàn)狀來看，高速鐵路箱梁架橋機大致可分為邁步式架橋機、下導梁式架橋機、運架一體式架橋機。其中下導梁式架橋機應用于架梁施工實踐的最大梁片重量在900噸以上。目前已進入中國市場并具有比較大影響力的國外專業(yè)架橋機械制造商有意大利Nicola公司和挪威NRS公司，此外還有COMTEC公司和德國KAMAG公司等。國內(nèi)企業(yè)研發(fā)制造的900t級架橋機基本都沒有

21、考慮隧道因素，整體無法穿過客運專線與雙線隧道，只能部分拆卸、分解穿過，且在隧道口由于沒足夠的施工空間，架橋機的施工也非常不便。由于上述種種客觀條件和現(xiàn)有機械裝備的尺寸限制，使客運專線的施工受到極大的制約，阻礙了施工進度并增加了建設成本。</p><p><b>　　1.3本文研究內(nèi)容</b></p><p>　　1、查閱國內(nèi)外架橋機發(fā)展狀況與趨勢，參考相關設計規(guī)范，對

22、架橋機的前支撐，中支撐，后支撐進行力學分析。</p><p>　　2、對前支撐進行強度和剛度計算。</p><p>　　3、對中支撐進行強度、剛度、整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性進行計算。</p><p>　　4、對后支撐進行強度及局部穩(wěn)定性計算。</p><p>　　5、架橋機行走系統(tǒng)計算初選電機。</p><p>　　第二

23、章 JQ900型箱梁架橋機總體方案說明</p><p><b>　　2.1方案的提出</b></p><p>　　JQ900型箱梁架橋機總體方案是在綜合國內(nèi)外各種架橋機的基礎上，結合多年在鐵路架橋設備上的施工和設計經(jīng)驗而提出的一種方案。JQ90O型架橋機可概括為：輪胎式運梁車運梁，尾部喂梁，起重小車拖拉取梁，一跨式龍門簡支架梁，高位下導梁過孔，可架設32m、24m、2

24、0m雙線等跨箱梁和變跨箱梁。</p><p><b>　　2.2本架橋機特點</b></p><p><b>　　2.2.1簡支架梁</b></p><p>　　采用柔性前支腿、剛性后支腿、一跨支撐主梁，受力簡單明確。</p><p>　　2.2.2簡支過孔，安全性高</p><

25、p>　　起重小車、輔助小車及輔助支腿相互配合，使導梁先行過孔，形成架橋機過孔軌道梁。架橋機在輔助支腿和后支腿支撐下，沿導梁簡支過孔，安全可靠。</p><p>　　2，2.3方便架設首孔、末孔箱梁</p><p>　　采用可拆支腿高位導梁方式，解決了首孔、末孔箱梁的架設。</p><p>　　2.2.4方便架設變跨箱梁</p><p>

26、　　前支腿和輔助支腿可利用自身動力，變化與主梁的支撐位置，滿足架橋機變跨調(diào)整需要。</p><p>　　2.25整機高度較低</p><p>　　卷揚起升機構后置，有效降低整機高度，通過高空限界能力強。</p><p>　　2.2.6輪胎走行，輔助工序少</p><p>　　后支腿采用成熟的輪胎式走行機構，不需鋪設臨時軌道，施工效率高。<

27、;/p><p>　　2.2.7控制先進，操作方便</p><p>　　控制層網(wǎng)絡采用了以PCL為核心的先進控制技術，具有變頻、遙控、各種參數(shù)屏顯和各種安全保護功能。</p><p>　　2.2.8通過隧道能力強</p><p>　　利用運梁車上的升降馱運架，大大降低馱運高度，可順利通過隧限。</p><p><b&g

28、t;　　2.3主要性能參數(shù)</b></p><p>　　額定起重能力： 900t</p><p>　　架設梁跨： 32m、24m、20m等跨及變跨整孔箱梁</p><p>　　梁體起落速度： 0～0.5m/min（重載） 0～1.0m/min（空載）</p><

29、;p>　　梁體起落高度： 7m</p><p>　　梁體吊裝方式： 四點起升、三點平衡</p><p>　　架設方式： 單跨簡支定點起吊</p><p>　　過孔方式： 架梁機自身簡支移位過孔</p><p>　　過孔移位速度：

30、 0～3m/min</p><p>　　導梁機移位方式及運行機構：導梁吊機、輔助支腿、導梁天車等配合作業(yè)</p><p>　　導梁機移動速度： 0～3.0m/min</p><p>　　外形尺寸： 59.3m×17.1m×12.5m</p><p>　　架橋機

31、利用等級： U0</p><p>　　架橋機載荷狀態(tài)： Q3 </p><p>　　架橋機整機工作級別： A3</p><p>　　機構工作級別： M4</p><p>　　結構強度計算安全系數(shù)： n≥1.5</p><p>　　3JQ900型箱

32、梁架橋機結構形式</p><p>　　JQ900型箱梁架橋機主要由2臺起重小車、小車卷揚起升機構、前支腿、后支腿、輔助支腿、主梁、輔助小車、導梁、司機室平臺、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。</p><p><b>　　3.1起重小車</b></p><p>　　架橋機配有兩臺起重小車和四臺卷揚起升機構，小車在主梁軌道上由固定鏈條拖拉走行，四臺卷揚機

33、固定在主梁尾部，有效降低了主機高度。起重小車見是由走行輪組、大車架、小車架、鏈輪拖拉走行機構、動、定滑輪組、吊具等組成。走行輪均為被動形式，每臺小車共有16個走行輪，走行輪直徑中500mm，踏面寬度100mm，由大車架均衡，在拖拉機構驅(qū)動下沿主梁軌道前后運行，軌道采用四條80x100mm方鋼，置于主梁腹板上方，軌道線間距6.8m，軌距1.19m.其中一個被動輪裝有光電編碼器，由電控測量走行速度，控制取梁時與運梁車上拖梁小車同步速度，并控

34、制小車前后安全距離。</p><p><b>　　3.2主梁</b></p><p>　　架橋機主梁為雙箱梁結構，每側(cè)共有七個節(jié)段，前部兩段為懸臂梁，截面為箱型梁結構，供輔助小車走行。中后部5個節(jié)段為箱形梁截面，是架橋機架梁的主要節(jié)段。</p><p><b>　　3.3中支腿</b></p><p&g

35、t;　　中支腿由掛輪、導向輪、承力平臺、鉸支座、固定柱、折疊柱、調(diào)節(jié)柱和支腿油缸等組成。架橋機與主梁鉸接形式連接。</p><p><b>　　3.4后支腿</b></p><p>　　后支腿位于主梁尾部，為U形門架結構，與主梁以高強度螺栓、摩擦板形式固定連接，是架橋機的剛性支腿，架橋時兩臺起重小車要在后支腿后側(cè)懸臂取梁，因此后支腿受力很大"根據(jù)其受力特點，

36、將龍門架平面設計成上寬下窄形式，以提高與主梁的連接剛度。</p><p><b>　　3.5前支腿</b></p><p>　　前支腿用于架橋機過孔作業(yè)時的前支撐，以及縱移導梁時作輔助吊點。輔助支腿由主梁掛輪、導向輪、固定法蘭、上橫梁、伸縮柱、下部走行輪、導梁掛輪等組成。</p><p><b>　　3.6導梁</b>&l

37、t;/p><p>　　導梁是架橋機過孔時的軌道，設計成高位式，上部為箱形梁，下部為高度可調(diào)、位置可變支腿。</p><p><b>　　3.7輔助小車</b></p><p>　　輔助小車的作用是架橋機完成過孔后將下導梁吊移、定位至下一孔橋敦上。輔助小車具有走行、橫移、起升三維運動功能。</p><p><b>　

38、　3.8司機室及平臺</b></p><p>　　司機室及平臺布置在主梁尾部的吊架上，有效地利用了尾部空間。司機內(nèi)、主要控制柜布置在此，架橋機解體過隧道時大部分控制電纜不需要拆除，又不額外侵占過隧道限界。平臺面積可達37平方米，司機室、電氣柜大小不受限制，較大的平臺增大了維修人員活動空間和視野。</p><p><b>　　3.9液壓系統(tǒng)</b></

39、p><p>　　架橋機液壓系統(tǒng)根據(jù)部件需要分為五個獨立的系統(tǒng)，分別是：輔助小車液壓系統(tǒng)、輔助支腿液壓系統(tǒng)、前支腿液壓系統(tǒng)、后支腿液壓系統(tǒng)、卷揚機液壓系統(tǒng)。每個液壓系統(tǒng)安裝在各自的部件上，其控制部分均是以泵站形式，用電磁換向閥方式控制各自執(zhí)行元件。其中后支腿液壓系統(tǒng)較為復雜，是以閉式系統(tǒng)控制輪胎行走馬達，開式系統(tǒng)控制各執(zhí)行油缸。各系統(tǒng)均有油堵、油溫、欠壓檢測和保護功能。</p><p><

40、b>　　3.10電氣系統(tǒng)</b></p><p>　　3.11電氣系統(tǒng)架構</p><p>　　JQ900型架橋機電氣系統(tǒng)在傳統(tǒng)DCS網(wǎng)絡的下一層再引入一層現(xiàn)場網(wǎng)絡，形成設備級網(wǎng)絡、控制級網(wǎng)絡和管理級網(wǎng)絡這樣三層網(wǎng)絡結構，以此來滿足架橋機、運梁車安全、可靠、方便地進行架梁作業(yè)。DCS在形成了三層網(wǎng)絡結構以后，基本控制單元深入到了類似變頻器設備控制這一級，DCS的功能延伸到

41、管理控制級，逐步形成了一個較完整的控制、管理一體化。</p><p>　　的體系結構。其低層是以Porfibus現(xiàn)場總線將設備、PCL的遠程i/o點連接在一起的設備層!中間是以MdobuS總線將PCL、工控機以及操作人機界面連接在一起的控制層網(wǎng)絡，而上層的工控機CP工作站主要完成管理和信息服務任務。三層設備各司其職，代表了工業(yè)控制的典型結構。</p><p><b>　　3.22

42、安全性保護</b></p><p>　　(1)吊點重量、油缸及支座壓力、架橋機的水平姿態(tài)、走行速度、風速等重要物理量的監(jiān)測與控制。</p><p>　　(2)平移、垂直運動的限位預警。重載走行速度限制在1米/分以內(nèi)。</p><p>　　(3)運梁車與架橋機接近對位及箱梁對位落梁的攝像監(jiān)測。</p><p>　　(4)運梁車計算機

43、系統(tǒng)的供電電源欠壓保護。</p><p>　　(5)設置專用的急停遙控器;由現(xiàn)場指揮者掌握，用于緊急情況下的停機處理。</p><p>　　(6)設置前支腿手拉急停開關;梁片對位落梁時的手動急停開關"</p><p>　　(7)總電源空開加裝漏電保護模塊"</p><p>　　(8)運行狀態(tài)及故障紀錄(具備黑匣子功能)依靠

44、嵌入式工作站(EMS)的強大功能，可以將架橋機的運行狀態(tài)及故障紀錄存盤，并可離線打印存檔。</p><p>　　(9)設置備用工作模式(K1)當某些元器件出現(xiàn)故障時，操作者可以在這種模式下通過人機界面(單選或多選)來屏蔽某些功能，以便應急處理。</p><p>　　(10)運梁車油路堵塞報警控制。</p><p>　　(11)運梁車對位時的防撞保護。</p&g

45、t;<p>　　(12)運梁車油溫，壓力，走行速度，超寬等重要模擬量參數(shù)的監(jiān)控。</p><p>　　第三章 架橋機支撐系統(tǒng)力學分析與強度計算</p><p>　　3.1架橋機整體結構與各項參數(shù)</p><p>　　3.1.1架橋機整體結構示意圖</p><p>　　1－架梁機主梁（150000kg/套設備） 2－架梁機后支腿

46、(60000 kg) 3－架梁機前支腿(25000 kg) 4－架梁機輔助支腿(15000 kg) 5－后吊梁天車(50000 kg)6－前吊梁天車(50000 kg) 7－導梁天車(20000 kg) 8—導梁機主梁(95000 kg) 9－導梁機后支腿(5000 kg) 10－導梁機前支腿(4500 kg) 11－導梁吊機(20000 kg)</p><p>　　圖3-1

47、架橋機整體結構示意圖</p><p>　　3.1.2架橋機各結構主要參數(shù)</p><p>　　表3-1 架橋機各結構主要參數(shù)</p><p>　　3.2架橋機支撐系統(tǒng)受力分析</p><p>　　3.2.1前支撐受力分析</p><p>　　下導梁在向前運動時對前支撐產(chǎn)生了變化的拉力，由于在下導梁重心接近前支撐時導梁天

48、車會勾著下導梁一同前進，所以分為兩段分析。</p><p>　　設下導梁移動距離為x，時，如圖3-2所示，對下導梁左端點取力矩平衡：</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　式中：</b><

49、/p><p>　　--導梁吊機對下導梁的拉力</p><p>　　--前支撐對下導梁的拉力</p><p>　　--導梁機后支腿自重</p><p>　　--導梁機前支腿自重</p><p><b>　　L--下導梁長度</b></p><p>　　q--下導梁上的均布荷載&l

50、t;/p><p><b>　　由式3-1解得：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　由式3-2可以看出是關于x的增函數(shù)。</p><p>　　當時，對下導梁進行受力分析如圖3-3，對導梁吊機與下導梁接觸處取力矩平衡：</p><p><

51、;b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　由式3-3解得：</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--前支撐對下導梁的拉力</p><p>

52、;　　--導梁機后支腿自重</p><p>　　--導梁機前支腿自重</p><p><b>　　L--下導梁長度</b></p><p>　　--導梁吊機下鉤點距離下導梁左端的距離</p><p>　　q--下導梁上的均布荷載</p><p><b>　　圖3-3</b>&

53、lt;/p><p>　　由式3-4得，時，為關于x的減函數(shù)。所以，在x=時取得最大值，因此由牛頓第三定律下導梁給前支撐的力在x=時取得最大值。</p><p>　　以上式中，=5000×9.8=49000N =4500×9.8=44100N</p><p>　　=59300-2650-21000=35650mm =21000mm q=2

54、6N/mm</p><p>　　解得：最大值為1015100N</p><p>　　3.2.2 中支撐受力分析</p><p>　?。?）下導梁使中支撐產(chǎn)生的支反力</p><p>　　下導梁在向前運動時對中支撐產(chǎn)生了變化的力，由于在下導梁重心接近前支撐時導梁天車會勾著下導梁一同前進，所以分為兩段分析。</p><p>

55、;　　當時，受力如圖3-4所示</p><p>　　對下導梁左端取力矩平衡：</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　對下導梁取受力平衡：</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　圖3-4</b&

56、gt;</p><p>　　由式3-5，3-6聯(lián)立解得：</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p><b>　　(3-8)</b></p><p><b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　(3-10)&

57、lt;/b></p><p>　　對主梁左端取力矩平衡：</p><p><b>　　(3-11)</b></p><p>　　把和帶入式3-11得：</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p><b>　　化簡得：</b>&

58、lt;/p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　由式3-13可以看出：在時，為關于X的增函數(shù)。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--導梁吊機對下導梁的拉力</p><p>　　--前支撐對下導梁的拉力</p>

59、<p>　　--導梁機后支腿自重</p><p>　　--導梁機前支腿自重</p><p><b>　　L--下導梁長度</b></p><p>　　q--下導梁上的均布荷載</p><p>　　--導梁吊機對主梁拉力</p><p>　　--前支撐對主梁拉力</p>&

60、lt;p>　　當時，受力圖如圖3-5所示，對下導梁左端取力矩平衡： </p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　對下導梁取力平衡得：</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　由式3-14，3-15聯(lián)立解得：</p><

61、;p>　　(3-16) </p><p><b>　　(3-17)</b></p><p><b>　　(3-18)</b></p><p><b>　　(3-19)</b></p><p>　　對主梁左端取力矩平衡：</p><p><

62、;b>　　(3-20)</b></p><p>　　把式3-16，3-17帶入式3-20得： (3-21)</p><p><b>　　化簡得：</b></p><p><b>　　(3-22) </b></p><p>　　由式3-22可以看出，在是關于x的增函數(shù)，所以

63、x取最大值時最大。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--前支撐對下導梁的拉力</p><p>　　--導梁天車對下導梁拉力</p><p>　　--導梁機后支腿自重</p><p>　　--導梁機前支腿自重</p><p><b>

64、　　L--下導梁長度</b></p><p>　　--導梁吊機下鉤點距離下導梁左端的距離</p><p>　　q--下導梁上的均布荷載</p><p>　　--前支撐對主梁拉力</p><p>　　--導梁天車對主梁拉力</p><p>　　以上式中，=5000×9.8=49000N =45

65、00×9.8=44100N</p><p>　　=59300-2650-21000=35650mm =21000mm q=26N/mm</p><p>　　解得最大值為1418176.5N</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　(2)主梁使前支撐產(chǎn)生的支反力</p>

66、;<p>　　如圖3-6所示，主梁受混凝土梁的拉力，前支撐的支反力，主梁自重均布荷載，吊梁天車重力產(chǎn)生的壓力導梁吊機的壓力，前支撐產(chǎn)生的拉力以及導梁天車產(chǎn)生的壓力。</p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　對主梁左端取力矩平衡：</p><p><b>　　(3-23)</b><

67、;/p><p>　　，--吊梁天車對主梁的壓力</p><p>　　--前支撐對主梁拉力</p><p>　　--導梁吊機對主梁的壓力</p><p><b>　　--中支撐處支反力</b></p><p>　　q--主梁上均布載荷</p><p>　　L--中支撐到主梁左端距

68、離</p><p><b>　　上式中：</b></p><p>　　==4900000N =147000N =196000N q=25N/mm</p><p><b>　　圖3-6中：</b></p><p>　　=2250mm =32350mm =35650mm =566

69、50mm</p><p>　　=2650mm =2230mm =34350mm</p><p><b>　　帶入式3-23得：</b></p><p><b>　　=6019252N</b></p><p><b>　　計算中支撐總反力：</b></p>

70、<p><b>　?。?-24）</b></p><p>　　解得：=7437428.5N</p><p>　　3.2.3后支撐受力分析：</p><p>　　架橋機的后支撐和中支撐與地面接觸，承受架橋機的總重力，因此求得中支撐最小反力即可計算出后支撐承受的最大反力。</p><p>　　求中支撐最小反力，即令

71、式3-13中X=0得：</p><p><b>　?。?-25）</b></p><p>　　結合式3-24求得=7139298N</p><p>　　3.3架橋機支撐系統(tǒng)強度計算</p><p>　　3.3.1前支撐強度計算</p><p>　　由受力分析得前支撐為中心受拉件，設計中心受拉件，必

72、須同時滿足強度與剛度條件（起重機設計手冊411頁式25-12）。</p><p><b>　?。?）強度條件</b></p><p><b>　?。?-26）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　N--計算軸向力</b

73、></p><p><b>　　A--構件凈面積</b></p><p>　　--許用應力（起重機設計手冊表25-2）</p><p>　　N==507550N A= Mpa</p><p>　　18.3Mpa 所以，前支撐滿足強度條件。</p><p><b>　　

74、（2）剛度條件</b></p><p>　　為消除構件在制造、運輸和安裝過程中因偶然碰撞而產(chǎn)生過大的彎曲變形，從而影響構件的使用可靠性，對中心受拉構件的長細比必須加以限制。</p><p>　　構件的長細比按下式計算：</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p><b>　　式

75、中：</b></p><p>　　--構件的計算長度。根據(jù)兩端固定情況而定，一般可取構件兩端連接點間距作為計算長度</p><p>　　--構件截面最小回轉(zhuǎn)半徑</p><p>　　--構件截面最小慣性矩</p><p><b>　　A---構件截面積</b></p><p>　　--

76、構件許用最大長細比（見起重機設計手冊表25-7）</p><p><b>　　截面慣性矩計算：</b></p><p>　　如圖3-7所示，將截面分為四個部分計算，Z軸Y軸慣性矩分別為：</p><p><b>　　(3-28) </b></p><p><b>　　(3-29)</

77、b></p><p><b>　　(3-30)</b></p><p><b>　　(3-31)</b></p><p><b>　　(3-32)</b></p><p><b>　　(3-33)</b></p><p>　　

78、=183 (3-34)</p><p><b>　　(3-35)</b></p><p>　　由起重機設計手冊412頁表25-7查得=150 </p><p>　　因此，前支撐剛度符合要求。</p><p>　　綜上所述，前支撐強度剛度符合設計要求。</

79、p><p><b>　　圖3-7</b></p><p>　　3.3.2中支撐強度計算</p><p>　　由受力分析得中支撐為中心受壓構件，需計算其強度，剛度，穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性（起重機設計手冊411頁式25-12）。</p><p><b>　?。?）強度條件</b></p><

80、p><b>　?。?-36）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　N--計算軸向力</b></p><p><b>　　--構件凈面積</b></p><p>　　--許用應力（起重機設計手冊表25-2）&

81、lt;/p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　N==3963714.25N =</p><p><b>　?。?-37）</b></p><p>　　由起重機設計手冊表25-2查得=230Mpa</p><p>　　因此，前支撐強度計算符合要求。</

82、p><p><b>　?。?）剛度條件</b></p><p>　　為消除構件在制造、運輸和安裝過程中因偶然碰撞而產(chǎn)生過大的彎曲變形，從而影響構件的使用可靠性，對中心受拉構件的長細比必須加以限制。</p><p>　　構件的長細比按下式計算： </p><p><b>　?。?-38）</b></

83、p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--構件的計算長度。根據(jù)兩端固定情況而定，一般可取構件兩端連接點間距作為計算長度</p><p>　　--構件截面最小回轉(zhuǎn)半徑</p><p>　　--構件截面最小慣性矩</p><p><b>　　A---構件截面積</b&

84、gt;</p><p>　　--構件許用最大長細比（見起重機設計手冊表25-7）</p><p><b>　　截面慣性矩計算：</b></p><p>　　如圖3-8所示將截面分為8個部分進行計算，各部分Y軸和Z軸慣性矩分別為：</p><p><b>　　圖3-8</b></p>

85、<p><b>　　(3-39) </b></p><p><b>　　(3-40)</b></p><p><b>　　(3-41)</b></p><p><b>　　(3-42)</b></p><p><b>　　(3-43

86、)</b></p><p><b>　　(3-44)</b></p><p><b>　　(3-45)</b></p><p><b>　　(3-46)</b></p><p>　　==225 (3-47)</p&

87、gt;<p>　　=46 (3-48)</p><p>　　由起重機設計手冊412頁表25-7查得=120</p><p>　　因此，中支撐剛度計算符合要求</p><p><b>　　穩(wěn)定性</b></p><p>　　中心受壓構件按上述要求滿足

88、強度、剛度條件外，還必須滿足整體穩(wěn)定性條件。</p><p>　　計算穩(wěn)定性時按下式(起重機設計手冊412頁式25-14)：</p><p><b>　?。?-49）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　N--計算壓力</b><

89、/p><p><b>　　A--構件截面積</b></p><p>　　--穩(wěn)定系數(shù)（按構件的長細比選取，見起重機設計手冊412頁表25-8）</p><p>　　N=3963714.25N A=51200 =0.895</p><p><b>　?。?-50）</b></p><

90、p>　　由起重機設計手冊表25-2查得=230Mpa</p><p>　　因此，中支撐穩(wěn)定性計算符合要求。</p><p><b>　　局部穩(wěn)定性</b></p><p>　　中支撐為中心受壓構件，是由鋼板焊接而成的箱型截面。設計這種受壓構件，不僅要滿足整體穩(wěn)定性，還要滿足局部穩(wěn)定性，故對其截面尺寸必須加以限制。</p>&

91、lt;p>　　中支撐使用Q345鋼，由起重機設計手冊426頁可查得其腹板的計算高度與其厚度之比和兩腹板間的翼緣板寬度與其厚度之比應滿足下式：</p><p><b>　?。?-51）</b></p><p><b>　?。?-52）</b></p><p><b>　　式中：</b></p

92、><p>　　--腹板的計算高度，按圖3-9取</p><p><b>　　--腹板厚度</b></p><p>　　--箱型截面兩腹板間的翼緣板寬度</p><p>　　--構建的最大長細比</p><p><b>　　--翼緣板厚度</b></p><p&

93、gt;<b>　　對于中支撐截面：</b></p><p>　　=540mm =20mm =700mm =45 =20mm</p><p>　　以上數(shù)據(jù)帶入式3-51及3-52得</p><p><b>　?。?-53）</b></p><p><b>　?。?-54）</b

94、></p><p>　　由式3-53和3-54可得中支撐局部穩(wěn)定性滿足計算要求。</p><p><b>　　圖3-9</b></p><p>　　3.3.3后支撐強度計算</p><p>　　如圖3-10所示，后支撐由四段箱型梁拼接而成，各段梁受力情況不同，需分段考慮。</p><p>&

95、lt;b>　　圖3-10</b></p><p>　?。?）分析圖3-10所示第一段：如圖3-11所示，地面作用在輪子上的支反力與第一段梁有一段長為的偏心距，這使第一段梁產(chǎn)生了逆時針方向的彎矩，彎矩使第一段梁上產(chǎn)生了正應力因此需對正應力進行計算。</p><p>　　有材料力學書得： </p><p><b>　　(3-55)</

96、b></p><p><b>　?。?-56）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--作用在第一段梁上的彎矩</p><p>　　--地面給后支撐的支反力</p><p>　　--作用在輪子上的支反力與第一段梁截面的偏心距</

97、p><p>　　--翼緣板到截面重心的最大距離</p><p>　　--截面關于Z軸的慣性矩</p><p><b>　　--正應力</b></p><p>　　計算后支撐截面慣性矩：</p><p><b>　　圖3-11</b></p><p><

98、;b>　　后支撐截面</b></p><p><b>　　(3-57)</b></p><p><b>　　(3-58)</b></p><p><b>　　(3-59)</b></p><p><b>　　(3-60)</b></

99、p><p><b>　　(3-61)</b></p><p><b>　　(3-62)</b></p><p><b>　　(3-63)</b></p><p><b>　　(3-64)</b></p><p>　　把式3-57，3-5

100、8，3-59，3-60，3-61，3-62代入式3-63和3-64得：</p><p><b>　　(3-65)</b></p><p><b>　　(3-66)</b></p><p>　　F=3569649N L= =1300mm y==1300mm</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入式3-

101、55，3-56得：</p><p>　　M=4640543700Nmm （3-67）</p><p>　　=57.5Mpa （3-68）</p><p>　　計算支反力使第一段產(chǎn)生的壓應力：</p><p&g

102、t;<b>　　(3-69)</b></p><p><b>　　A=</b></p><p><b>　　（3-70）</b></p><p><b>　?。?-71）</b></p><p>　　因為84.1<230，所以后支撐第一段梁強度計算符

103、合要求。</p><p>　　箱型梁可不考慮其整體穩(wěn)定性，分析第一段梁局部穩(wěn)定性：</p><p>　　第一段梁腹板處無直接作用的輪壓，如圖3-12所示，計算</p><p><b>　?。?-72）</b></p><p>　　因為70<100<160，所以采用如圖3-13所示的橫向加勁板（起重機設計手冊4

104、43頁），其間距由下式確定：</p><p><b>　?。?-73）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--所計算區(qū)段內(nèi)腹板最大的平均剪應力（公斤/），按計算</p><p>　　--考慮影響的增大系數(shù)（由架橋機設計手冊443頁表25-35查得）</p&

105、gt;<p><b>　　圖3-12</b></p><p><b>　　圖3-13</b></p><p>　　將數(shù)值代入式3-73得：，由于值為負，所以?。ㄆ鹬貦C設計手冊444頁）</p><p><b>　　解得：</b></p><p><b>

106、　　A=3200mm</b></p><p>　　計算翼緣板局部穩(wěn)定性：</p><p>　　由起重機設計手冊446頁查得：對于箱型梁，當腹板中心距與受壓翼緣板厚度的比值小于等于50時可以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)定性。</p><p>　　將截面數(shù)據(jù)帶入上式得</p><p>　　所以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)定性</p>&

107、lt;p>　　分析第二段梁，如圖3-14所示，第二段梁受彎矩，剪力以及支反力</p><p><b>　　圖3-14</b></p><p>　　計算彎矩產(chǎn)生的正應力：</p><p><b>　　由材料力學課本得：</b></p><p><b>　?。?-74）</b>

108、;</p><p><b>　?。?-75）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--作用在第二段梁截面上的彎矩</p><p>　　--地面給后支撐的支反力</p><p>　　--作用在輪子上的支反力與如圖所示截面處水平距離 &l

109、t;/p><p>　　--翼緣板到截面重心的最大距離</p><p>　　--截面關于Z軸的慣性矩</p><p><b>　　--正應力</b></p><p>　　=3569649N = y==1300mm </p><p>　　以上數(shù)據(jù)代入式3-74，3-75得：</p>

110、<p><b>　　Nmm </b></p><p><b>　　計算剪應力：</b></p><p><b>　　由材料力學課本得：</b></p><p><b>　　(3-76)</b></p><p><b>　　式中：&l

111、t;/b></p><p>　　--梁截面上的剪應力</p><p><b>　　--腹板高度</b></p><p><b>　　--腹板厚度</b></p><p><b>　　--許用剪應力</b></p><p>　　由材料力學課本得=，解

112、得</p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　所以第二段截面剪應力計算符合要求。</p><p>　　箱型梁可不考慮其整體穩(wěn)定性，分析第二段梁局部穩(wěn)定性：</p><p>　　第二段梁腹板處無直接作用的輪壓，如圖3-15所示，計算</p><p><b>　　圖

113、3-15</b></p><p><b>　　圖3-16</b></p><p>　　因為70<100<160，所以采用如圖3-16所示的橫向加勁板（起重機設計手冊443頁），其間距由下式確定：</p><p><b>　?。?-77）</b></p><p><b&g

114、t;　　式中：</b></p><p>　　--所計算區(qū)段內(nèi)腹板最大的平均剪應力（公斤/），按計算</p><p>　　--考慮影響的增大系數(shù)（由架橋機設計手冊443頁表25-35查得）</p><p>　　將數(shù)值代入式3-77得：，所以取（起重機設計手冊444頁）</p><p><b>　　解得：</b>

115、</p><p><b>　　a=3200mm</b></p><p>　　計算翼緣板局部穩(wěn)定性：</p><p>　　對于箱型梁，當腹板中心距與受壓翼緣板厚度的比值小于等于50時可以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)定性。</p><p>　　將截面數(shù)據(jù)帶入上式得</p><p>　　所以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)

116、定性</p><p>　　分析第三段梁，如圖3-17所示，第三段梁受到支反力產(chǎn)生的彎矩和正應力。</p><p><b>　　圖3-17</b></p><p>　　計算彎矩產(chǎn)生的正應力：</p><p><b>　　由材料力學課本得：</b></p><p><b&g

117、t;　?。?-78）</b></p><p><b>　　（3-79）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--作用在第三段梁截面上的彎矩</p><p>　　--地面給后支撐的支反力</p><p>　　--作用在輪子上的支反

118、力與如圖所示截面處水平距離 </p><p>　　--翼緣板到截面重心的最大距離</p><p>　　--截面關于Z軸的慣性矩</p><p><b>　　--正應力</b></p><p>　　=3569649N = y==1300mm </p><p>　　以上數(shù)據(jù)代入式3-78

119、，3-79得：</p><p><b>　　Nmm </b></p><p>　　計算支反力使第三段產(chǎn)生的壓應力：</p><p><b>　　(3-80)</b></p><p><b>　　A=</b></p><p><b>　?。?

120、-81）</b></p><p><b>　?。?-82）</b></p><p>　　212.4<230，所以第三段梁強度計算符合。</p><p>　　計算第三段梁局部穩(wěn)定性</p><p>　　第三段梁腹板處無直接作用的輪壓，如圖3-18所示，計算</p><p>　　因為

121、70<100<160，所以采用如圖3-19所示的橫向加勁板（起重機設計手冊443頁），其間距由下式確定：</p><p><b>　?。?-83）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--所計算區(qū)段內(nèi)腹板最大的平均剪應力（公斤/），按計算</p><p&g

122、t;　　--考慮影響的增大系數(shù)（由架橋機設計手冊443頁表25-35查得）</p><p><b>　　圖3-18</b></p><p><b>　　圖3-19</b></p><p>　　將數(shù)值代入式3-73得：，由于值為負，所以?。ㄆ鹬貦C設計手冊444頁）</p><p><b>　

123、　解得：</b></p><p><b>　　A=3200mm</b></p><p>　　計算翼緣板局部穩(wěn)定性：</p><p>　　由起重機設計手冊446頁查得：對于箱型梁，當腹板中心距與受壓翼緣板厚度的比值小于等于50時可以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)定性。</p><p>　　將截面數(shù)據(jù)帶入上式得</p

124、><p>　　所以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)定性。</p><p><b>　　分析計算第四段梁</b></p><p>　　如圖3-20所示，第四段梁受到支反力產(chǎn)生的剪力以及彎矩。</p><p><b>　　圖3-20</b></p><p><b>　　分析得：<

125、/b></p><p><b>　?。?-84）</b></p><p><b>　　（3-85）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　--作用在第四段梁截面上的彎矩</p><p>　　--作用在第三段梁截面上

126、的彎矩</p><p>　　--地面給后支撐的支反力</p><p>　　--作用在輪子上的支反力與如圖所示截面處水平距離 </p><p>　　--翼緣板到截面重心的最大距離</p><p>　　--截面關于Z軸的慣性矩</p><p><b>　　--正應力</b></p>

127、<p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　計算剪應力：</b></p><p><b>　　由材料力學課本得：</b></p><p><b>　　(3-86)</b></p><p><b>　　式中：&

128、lt;/b></p><p>　　--梁截面上的剪應力</p><p><b>　　--腹板高度</b></p><p><b>　　--腹板厚度</b></p><p><b>　　--許用剪應力</b></p><p>　　由材料力學課本得=，

129、解得</p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　69.7<132，所以剪應力計算符合要求。</p><p>　　箱型梁可不考慮其整體穩(wěn)定性，分析第四段梁局部穩(wěn)定性：</p><p>　　第四段梁腹板處無直接作用的輪壓，如圖3-21所示，計算</p><p><

130、b>　　圖3-21</b></p><p><b>　　圖2-22</b></p><p>　　因為70<100<160，所以采用如圖3-22所示的橫向加勁板（起重機設計手冊443頁），其間距由下式確定：</p><p><b>　?。?-87）</b></p><p>

131、;<b>　　式中：</b></p><p>　　--所計算區(qū)段內(nèi)腹板最大的平均剪應力（公斤/），按計算</p><p>　　--考慮影響的增大系數(shù)（由架橋機設計手冊443頁表25-35查得）</p><p>　　將數(shù)值代入式3-87得：，所以?。ㄆ鹬貦C設計手冊444頁）</p><p><b>　　解得：&l

132、t;/b></p><p><b>　　a=3200mm</b></p><p>　　計算翼緣板局部穩(wěn)定性：</p><p>　　對于箱型梁，當腹板中心距與受壓翼緣板厚度的比值小于等于50時可以不考慮翼緣板的局部穩(wěn)定性。</p><p>　　將截面數(shù)據(jù)帶入上式得</p><p>　　所以不考

133、慮翼緣板的局部穩(wěn)定性。</p><p>　　第四章 架橋機行走系統(tǒng)計算</p><p><b>　?。?）電動機選擇</b></p><p><b>　　運行阻力</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>