省先锋路桥设备JQ40/160型架桥机计算书省先锋路桥设备二〇一一年九月二十四日JQ40/160型架桥机计算书说明：JQ40/160型架桥机是指：适应跨度40米，起升重量在80t+80t=160t的架桥机一、总体计算1、主参数的确定JQ40/160型架桥机是依据“JQ40/160型架桥机设计任务书”而设计的用于混凝土梁预制场的吊装设备。
主钩起吊能力为80t+80t,用于预制梁的起吊作业。
1.1、主要技术参数如下：主钩起吊能力：80t+80t适应跨度：40m小车提升速度：0.6m/min小车横移速度：2m/min小车纵移速度：3m/min大车横移速度：2m/min大车纵移速度：3m/min1.2、设计参考标准及资料[1] GB/T3811-2008《起重机设计规》[2] 《起重机设计手册》1.3、整机稳定性校核根据本机结构特点，工作状态无需进行整机稳定性校核计算，非工作状态时，沿大车方向有暴风袭来，要求锚固、缆风绳紧固，故无需验证其稳定性。
二、计算依据本架桥机用于桥梁工程混凝土预制梁的安装及预制场吊装作业场合，每年工作4-6个月，每天连续工作不超过6-8小时，故只对结构进行强度及刚度计算，而不计算其疲劳强度。
主梁采用Q235B钢材，支腿材料为Q235B钢，销轴为40#钢，安全系数取k=1.33,采用许用应力法进行强度校核，满足：[σ]= σs/k[τ]=[σ]/(3)1/2[σjy]=1.5[σ]材料许用应力表单位：Mpa工况一：过孔（过35米孔，以37米计算）主梁过孔时强度计算:1、自重荷载：（1）60m主梁自重P主梁=63.6t、q主梁=1060kg/m（2）24m导梁自重P导梁=16.8t、q主梁=700kg/m（3）副前支腿自重P副前=2.6t（4）前支腿自重P前支=8.8t（5）中支腿自重P中支=7.6t（6）单后托自重P后托=1.2t（7）单后支自重P后支=0.8t（8）单天车自重P天车=9.8t（9）前支横移轨道P前横=5.6t、q前横=200kg/m（10）中支横移轨道P中横=8.4t、q中横=300kg/m2、主梁截面参数：（电脑计算）A= 37267mm2I x= mm4W上= 37287595mm33、过35m孔时单主梁中支处的最大弯矩:M max=P副前/2×37m+ q主梁/2×13m×6.5m+ q导梁/2×24m×18.5m=2.6t/2×27m+1.06t/2×13m×6.5m+0.7t/2×24m×18.5m=35.1tm+44.785tm+155.4tm=235.285tm单主梁上下弦杆所承受的最大轴力:N max=M max/h=235.285tm /2.2m=107t上下弦杆的面积为:A上=18916mm2、A下=18352mm2上弦杆的工作应力：σmax= N max/A上=107t/18916mm2=57 MPa工作应力: σmax=57Mpa<176Mpa, 过孔时上弦满足强度条件上弦杆的工作应力σmax= N max/A下=107t/18352mm2=58 Mpa工作应力: σmax=58Mpa<176Mpa, 过孔时上弦满足强度条件4、过孔时单主梁中支处的强度：δ= M max/W上=235.285tm/37287595mm3=63MPaδ＜[δ]=176 Mpa过孔时主梁截面满足强度条件5、过孔时悬臂达到最长时，悬臂端处的挠度：主梁截面对中性轴的惯性矩：I x=mm4主梁截面面积：A=37267mm2考虑简单计算：桥机过孔时为悬臂的外伸梁，图中为过孔时为保证不倾覆所加的配重，利用叠加原理计算悬臂端的挠度。
5.1副前支腿、前横移轨道和导梁上横梁对单列主梁所产生的下挠f1f1=（P副前+P前横+ P上横）L3/2×3EI x=（2.6t+5.6t+0.6t）×373m3/2×3×210Gpa×mm4=76mm5.2单列导梁自重所产生的下挠f2f2= q导梁L4/2×8EI x=0.7t/m×244m4/2×8×210Gpa×mm4=24mm5.3单列主梁自重所产生的下挠f3f2= q主梁L4/2×8EI x=1.06t/m×134m4/2×8×210Gpa×mm4=22mm单列主梁总下挠度ff= f1+ f2=76mm+24+22mm=122mm根据型式试验要求f<L/100=37m/100=370mm总体下挠度小于许用下挠度,满足刚度要求.6、过孔时，销板及销轴的强度计算6.1过孔时，当上弦单块销板及销轴处于最不利位置，此时其受力最大；6.1.1销板的抗拉强度要求：此时上弦单节点的受力为:235t拉压应力为[σjy]= 265 Mpa其销板最溥弱部位挤压强度为:σjy =235t/3×(270mm-50mm-50mm)×190mm=24Mpaσjy <[σjy],满足强度要求6.1.2销轴的剪切及抗拉强度要求销轴材料为:45#钢调质许用剪切应力为: [τ]= 355Mpa销轴的剪切强度计算:单根销轴的受力为: 235t/5=47t销轴为两个受剪面,受剪面积为:A=πR2×2=3.14×252×2=3925mm2销轴的工作剪应力:τ=Q/ A=47t/3925mm2=120Mpa工作剪应力: τ=120Mpa<[τ], 销轴满足抗剪强度条件。
6.2过孔时，当下弦单块销板及销轴处于最不利位置，此时其受力最大；6.2.1销板的抗拉强度要求：此时下弦单节点的受力为:235t/2=117.5t销板材料为Q235B许用应力[σ]= 176Mpa拉压应力为[σjy]= 265Mpa其销板最溥弱部位抗拉强度为:σjy =117.5t /3×(200mm-50mm)×175mm=15Mpaσjy <[σjy],满足强度要求6.2.2销轴的剪切及抗拉强度要求销轴材料为:45#钢调质许用应力[σ]= 460 Mpa许用剪切应力为:[ τ]= 355Mpa许用拉压应力为:[σjy]= 690Mpa销轴的剪切强度计算:单根销轴的受力为: 117.5t/3=39.2t销轴为两个受剪面,受剪面积为:A=πR2×2=3.14×252×2=3925mm2销轴的工作剪应力:τ=Q/A=39.2t/3925mm2=98Mpa工作剪应力: τ=100Mpa<[τ], 销轴满足抗剪强度条件。
7、过孔时的稳定性分析：M稳=q主梁L2/2+P天车L1+P天车L2+2P后支L3+2P后托L4=1.06t/m×472m2/2+9.8t×44m+8.5t×41m+2×0.8t×46m+2×1.2t×40m=1170.77tm+431.2tm+401.8tm+73.6tm+96tm=2173.37tmM倾= P副前×37m+ q主梁×13m×6.5m+ q导梁×24m×18.5m=2.6t×27m+1.06t×13m×6.5m+0.7t×24m×18.5m=702tm+89.57tm+31.08tm=822.65tmK= M稳/ M倾=2173.37tm/822.65tm=2.6＞[K]=1.33过孔时架桥机抗倾覆稳定性可靠，满足过孔条件。
工况二：架梁主梁架梁时强度计算:1、构件处于中间位置时主梁受弯最大M max= PL /4+ qL2/8=（9.8t/2+80t/2）×37m/4+（1.06t/m/2）×372m2/8=415.325tm+181.3925tm=597tm单主梁上下弦杆所承受的最大轴力:N max=M max/h=597tm /2.2m=298.5t上下弦杆的面积为:A上=18916mm2、A下=18352mm2上弦杆的工作应力：σmax= N max/A上=298.5t/18916mm2=158MPa上下弦材料均采用:Q235B许用应力[σ]= 176Mpa工作应力: σmax=158Mpa<176Mpa, 架梁时上弦满足强度条件下弦杆的工作应力σmax= N max/A下=297t/18457mm2=161Mpa许用应力[σ]= 176Mpa工作应力: σmax=161Mpa<176Mpa, 架梁时下弦满足强度条件2、架梁时单主梁跨中处的强度：δ= M max/W上=597tm/37287595mm3=160MPaδ＜[δ]=176 Mpa主梁截面满足强度条件3、架梁时主梁刚度计算承载重物跨中时，主梁产生最大挠度。
f=PL3/48EI x=44.9t×373m3/48×210GPa×mm4=48mm架桥机架梁时许用挠度:L/250,即37/250=148mm实际变形小于许用挠度,静态刚度满足规要求。
结论：通过以上对JQ40/160型架桥机架设35米预制梁时c的主要承力构件的力学计算，可知，桥机承力构件满足强度条件及稳定性条件，可以安全进行过孔、架梁等正常工作。
省先锋路桥设备架桥机工况荷载分析架桥机自重 G桥机=180t；最重35米梁 G箱梁=160t；1、提梁倾斜约15度时前天车吊钩承受最大拉力82.7tF后=cos15°×G箱梁/2=0.966×160t/2=77.3tF前max=G箱梁－F后=160-77.3=82.7t2、架梁时后天车吊钩承受最大拉力80tF后max=G箱梁/2=80t3、架边梁时前支腿处单边最大支撑反力109tF前反max=G桥机/4+G箱梁/2×80%=180t/4+80t×80%=109t架桥机前支腿支撑轮箱为双排双轮结构，故单个轮压为F前轮max/4=109/4=27.25t4、架边梁时中托轮处单边最大支撑反力F中反max=G桥机/4+G箱梁/2×80%=180t/4+80t×80%=109t架桥机中托轮支撑为双轨双轮结构，轨距为1m，故单个轮压为F中轮max/4=109/4=27.25t5、钢丝绳校核吊装钢丝绳采用φ60-6*37+FC一般用途钢丝绳（GB/T20118-2006）查表得：钢丝绳最小破坏拉力2510kN工作中钢丝绳最大拉力F=82.7t/2=41.35t安全系数n=251/41.35=6.07＞[6]符合设计规要求省先锋路桥设备。