封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习JQ140t-40m型(三角钢结构)通用架桥机设计计算书设计计算过程简要说明:由于架桥机工作状态时，存在两种危险截面的情况:Ⅰ种为移跨时存在的危险截面；Ⅱ种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行验算和受力分析。

一、主体结构验算参数取值1、三角主梁自重（包括轨道）：t/m（单边主梁）2、平车：t/台3、卷扬机：t/台4、验算载荷（40m梯梁）：140t5、起重安全系数：1.05运行冲击系数：1.15结构倾覆稳定安全系数：≥1.56、基本假定主梁现场拼装时重心最大偏差：e=0.1m架桥机纵向移动时吊装T梁钢丝绳倾角：β=±2°二、总体布置说明：1、导梁中心距：6.2m2、导梁全长：72m，前支点至中支点的距离为43m；3、架桥机导梁断面：3.02m×1.35m，总宽6.9m；4、吊装系统采用：2台天车(含卷扬机、滑轮组)，2台横梁纵移平车；5、行走系统采用：前部、中部四台平车带动导梁横移。

三、结构验算1、施工工况分析：工况一：架桥机完成拼装或一孔T梁吊装后，前移至前支点位置时，悬臂最长，处于最不利情况，需验算算主要内容：⑴、抗倾覆稳定性验算；⑵、支撑反力的验算；⑶、桁架内力验算；⑷、悬臂挠度验算；工况二、架桥机吊梁时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容：⑴天车横梁验算；⑵支点反力的验算；⑶桁架内力验算；工况三、架桥机吊边梁就位时的验算⑴前支腿强度及稳定性验算⑵前、中部横梁强度验算2、基本验算2．1工况一、架桥机拼装完或吊装完一孔T梁后，前移至悬臂最大时为最不利状态，验算内容：⑴抗倾覆稳定性的验算；⑵悬臂时刚度的验算⑶支点反力的验算⑷主桁内力的计算2．2．1施工中的荷载情况⑴主桁梁重：q1=11kN/m（两边导梁自重，含钢轨）⑵天车横梁总成（包括天车横梁、横梁支腿、天车、横梁纵移平车等）自重（单套天车横梁总成）P2=12t(3)前部平车总成：P1=7.5t(含单幅横轨)(4)尾部平车总成：Q1=1.5t(5)尾部连接架: Q2=1t（6）前部连接架：Q3=1t（7）前部临时支撑:Q4=1.5t2．2．3施工验算⑴抗倾覆稳定性的验算（见计算模式图）G配++Q1+Q2 P2 P3 q=11 Q3+Q4由于移跨时架桥机前端悬臂,此时为了生产安全,移跨之前应对架桥机尾部适当的配重,设计过程中以25t计算:取B点为研究对象,去掉支座A,以支反力RB代替(由力矩平衡方程):注:配重天车位于A 点横梁之上;悬臂端弯距：M1=1/2×11×432＋25×43=11244.5kN.m支撑端弯距:M2=1/2×q1×292＋(250+120×2+15)×24.5+ Q2×29 =17288kN.m抗倾覆安全系数K=M2/M1=22188/13394.5=1.53＞1.5满足规范要求.⑵支点反力的计算(采用计算模式图示)当架桥机导梁最前端前部平车总成与盖梁垂直时,悬臂最长,中支点受力最大.这里按连续梁计算各支点反力,具体结果如下:RA=308.75kNRB=250+2×120+75+11×72+10-308.75=1058.25kN⑶主桁内力验算a、主桁弯距验算中支点处断面所受弯矩最大：三角桁架截面如图所示其抗弯截面模量W1=2×[4II25b+4IA板1+IA板2+(4AI25b+4×25.6×1+3×7)×（H/2）2]/（H/2）=99729.8cm3其惯性矩I1=W1×（H/2）=13463524.7cm4其中H=2.7m，II25b =5280cm4，AI25b=53.541cm2σ=M1/W1=134.3Mpa＜[σ]=157Mpa，即三角桁架抗弯强度满足施工要求。

Q2b、销子抗剪验算销子1所受剪力为Q1=13394.5/4×2.7=1240.23KNσ1=Q1/A=1240.23/πR2=195 Mpa＜[σ]=300Mpa，销子材料为40Cr（淬火）销子2所受剪力为Q2=13394.5/8×2.7=620.165KNσ2=Q2/A=620.165/πR 2=186.9 Mpa ＜[σ]=300Mpa ，销子材料为40Cr （淬火）所以满足施工要求。

c 、 桁架各杆件的内力验算：中部支座反力R B =1090.25KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为F 1=1058.25/4×sin77.5°×sin73.8°=209.72KN ，由于斜腹杆为短压杆,无需验算其稳定性,只需验算其拉压应力：σ1= F 1/2 A [12=102.16Mpa ＜[σ]=157Mpa ，中部特制双主梁单片桁架其上下弦杆受力为F 2= M 1/2H=248.046t,截面为两根I25b 工字钢加贴δ10钢板，其面积A=173.208cm 2σ3= F 2/2 A=143.2Mpa ＜[σ]=157Mpa ，满足施工要求。

(4)悬臂挠度验算:悬臂端在架桥机前移最大时挠度最大，挠度等于弹性及非弹性挠度之和。

a:弹性挠度计算f max =f 1+f 2｛f 1=-P 1L 3/(3EI 1)=-75kN ×433m 3/(3EI 1);f 2=-q 1l 4/(8EI 1)=-11KN/m ×434m 4/8EI 1｝得f max =-75kN ×433m 3/(3EI 1) –11kN/m ×434m 4/8EI 1=-75kN ×433m 3/(3×206×109N/m 2×13463524.7m 4×10-8)- 11KN/m ×434m 4/(8×206×109N/m 2×13463524.7m 4×10-8)=-0.241mb：非弹性挠度计算销子与销孔理论间隙为0.5mm，考虑到材料使用时间较长，以及桁架的变形，实际取1mm来计算非弹性挠度。

F非=0.1N(N+1)=2cm（N=4）即悬臂挠度：f=f非+f弹=24.1+2=26.1cm悬臂端翘起高度取0.35米为一合理值，能够满足架桥机的前移就位。

2．2工况二架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，验算内容：⑴天车横梁受力验算⑵支点反力验算⑶主桁内力验算2．2．1施工中的荷载情况⑴主桁梁重：q1=11kN/m（三角桁架、钢轨）⑵⑵天车横梁总成（包括天车横梁、横梁支腿、天车、横梁纵移平车等）自重（单套天车横梁总成）P 2=12t （其中天车总成P3=5t）⑶T梁重：P4=140t2．2．2施工中荷载组合分析此工况中风荷载对结构本身作用不大，所以这里不考虑风荷载的影响。

2．2．3施工验算⑴天车横梁受力验算（见计算模式图）当荷载作用于横梁跨中时，弯矩最大；荷载P=P 4/4+P 3/2=140/4+5/2=37.5t横梁及轨道自重q=0.24t/m ，则M 横梁=P ×1.35＋q ×62/8=51.7t ·m横梁由箱型梁焊接而成，其组合截面抗弯模量W=(0.38×0.53-0.36×0.4683)/6×0.5=3.533×10-3m 3，则横梁截面应力 δ=51.7/3.533=146.3Mpa 〈157 Mpa故，横梁满足施工要求。

⑵支点反力的计算当架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，中支点受力最大，㈠由于此时支座A,B 前端又多了一个支座C,变成了一次静不定结构,如果采用力学平衡无法求解,因此用变形叠加求解:C R A =1/L 1[PL 12-(PL 13+PL 23)/8(L 1+L 2)]R B =(PL 1+PL 2)-(R A +R C )R C =1/L 2[P 1L 22/2-PL 13+PL 23/8(L 1+L 2)]求得：R B =152.1t ，R C =34.3t ，R A =46.8t其最大弯矩M max =q 1L 13+q 1L 23/8(L 1+L 2)+[Pa 1/L 1（L 12-a 12）+ Pa 2/L 2（L 22-a 22）]/2（L 1+L 2）=960t ·mσ=M max /W 1=96.26Mpa ＜[σ]=140Mpa ，即三角桁架抗弯强度满足施工要求d 、 销子抗剪验算销子1所受剪力为Q1=9600/4×2.7=888.89KNσ1=Q1/A=888.89/πR 2=139.7 Mpa ＜[σ]=300Mpa ，销子材料为40Cr （淬火）销子2所受剪力为Q2=9600/8×2.7=444.44KNσ2=Q2/A=444.44/πR 2=134Mpa ＜[σ]=300Mpa ，销子材料为40Cr （淬火）所以满足施工要求。

e 、 桁架各杆件的内力验算：中部支座反力R B =1521KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为 F 1=1521/4×sin77.5°×sin73.8°=405.6KN ，由于斜腹杆为短压杆,无需验算其稳定性,只需验算其拉压应力：σ1= F 1/2 A [12=127Mpa ＜[σ]=157Mpa中部特制单片桁架其上下弦杆受力为F 2= M 1/2H=1777.78t,截面为两根I25b 工字钢加贴δ10钢板，其面积A=173.208cm 2σ3= F 2/2 A=102.64Mpa ＜[σ]=157Mpa ，满足施工要求。

工况三：架桥机吊边梁就位时的验算，此时A 支点零空，验算内容：⑴前支腿强度及稳定性验算，⑵前、中部横梁强度验算，当前天车主梁至前部平车总成1.5m 处时，前部横梁、支腿受力为最大。

㈠求支反力R C :①取支座B点为研究对象,由力矩平衡:RC ×43+ Q1×24.5+ q×292/2=P×41.5+ P×3.5+ q×432/2求得RC =85.46t，RB=149.24tCa、桁架各杆件的内力验算：中部支座反力RB=1492.4KN,根据节点法求得：单片桁架斜腹杆最大内力为F1=1492.4/4×sin77.5°×sin73.8°=398KN，由于斜腹杆为短压杆,无需验算其稳定性,只需验算其拉压应力：σ1= F1/2 A[12=124.67Mpa＜[σ]=157Mpa，由于此时最大弯矩比前两种工况小的多,所以无须验算其上下弦杆的拉压应力b、前支腿受压稳定性及前、中部横梁强度验算架设边梁就位时，天车横移至单边如下图所示：R D ×5.4=0.24×5.92/2+ 35×4.2-0.24×0.52/2求得R D =28t ，R F =8.5t加上横梁立柱和纵移平车的重量得R D1=58t ，R F1=19t⑴中部横梁强度验算：如图所示（中部横梁重量可忽略不计）P 6+ P 7= R B ，P 6- P 7= R D1- R F1，求得：P 6= 94.12t ，P 7= 55.12t所以中部横梁悬臂弯矩为M 6= P 6×L=94.12×0.9=847.08KN.m中部横梁的抗弯截面模量为：W 6=（BH 3-bh 3）/6H=8.462×10-3m 3其中B=650mm ，H=600mm ，b=626mm ，h=560mm ；σ= M 6/W 6=100.1Mpa ＜[σ]=157Mpa ，所以中部横梁满足设计要求。