架桥机计算内容(50米200吨)

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（LBQJ200/50双导梁联合式架桥机）

1．架桥机的工作方式及工作状态参数

1.1架桥机的工作方式简介

架桥机也称导梁机，本机是双导梁联合式架桥机，是架设架梁时用来提升、移动桥梁，最终使桥梁到达指定位置的起重设备，整机由主桁架及行走机构、副架及行走机构、卷扬机及行走机构三大部分组成，使用时，主桁架安装在桥墩帽梁和桥面上，由电动机驱动在临时铺设的钢轨上作纵向或横向运行，移梁架由电机驱动在主桁架上面的钢轨上作纵向运行，卷扬机由电机驱动在移梁架上的钢轨上作横向运行，由大功率电机驱动卷扬机

提升桥梁(见图1)。

能力强，纵横移电动行走，运行平稳、快捷，集中控制，操作简便，能架

设弯桥、斜交桥、坡桥，桥宽不限。符合桥梁的吊装要求和起重机械所必须具备的通用的各项要求，能保证工程安全。

本机能满足长50米，宽3.5米，高3米，重200吨及以下的砼梁的吊

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装要求和起重机械所必须具备的通用的各项要求。本机主桁架都是每段9 米另接一段５米，最大重量７吨左右，可便于运输，使用者可按编号逐一拆卸及拼装，既简单又快捷。

1.2 200/50型架桥机工作状态参数,见表1

表1 架桥机工作状态参数一览表

2整机的结构及加工方法简介

2.1主桁架的结构、加工及连接方法

2.1.1主桁架横移截面如图二所示

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2.1.2 主桁架用主要材料参数见上图2

2.1.3 截面形心位置Y 0=134cm

2.1.4 截面对形心轴的惯性矩

x J =82324174cm ； y J =5366054cm

2.1.5 主桁架自重（包括焊在架面钢轨）

q=8.8kg/cm

2.1.6 抗弯截面模数

3163326cm W X =（上弦）； 3261436cm W X =（下弦）

3117199cm W Y =（上弦）; 3213689cm W Y =（下弦）

2.1.7主桁架的加工和连接方法

主桁架由型钢焊接成横截面如图1的呈梯形桁架结构 焊接方法：人工电弧焊； 焊 条：J422和507； 焊缝形式：主要是

焊缝高度：6~12mm 。

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主桁架每条长9m ，每段主桁架(共2段)由11条连接而成。在每段 主桁架的两端上下弦杆上焊接法兰，然后段与段之间用M36（10.9级） 高强度螺栓连接起来。

主桁架的材质： A3 ; 许用应力：[ ]=2150 kg/2cm ;

弹性模量E=2×610 kg/2cm ；主桁架的上焊有4cm 钢条，供副架即移梁

架纵向移动，钢轨与钢轨之间用标准夹板连接。

2.2 移梁架的结构和加工方法

2.2.1移梁架的截面如图3所示

2.2.2 移梁架用主要材料参数（见表3）

2.2.3移梁架截面形心位置o Y =86cm

2.2.4 截面对形心轴的惯性矩

x J =9101044cm , y J =247264cm

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2.2.5移梁架自重

q=350kg/m(包括钢轨)

2.2.6 移梁架抗弯截面模数

1X W =117283cm (上弦) 2X W =105834cm (下弦)

1

y W =16484cm (上弦) 2y W =12364cm (下弦) 2.2.7 移梁架的加工方法

移梁架(又叫副架)总共4段，每段长8.2m 。加工方法、材质，与主桁架相同。每段架上部装有4cm 钢条（见图3），卷扬机可在上面走动，每两段移梁架为一组平行安装在底盘上，底盘下部装车轮，由电机带动，共两副。

2.3 卷扬机的结构

卷扬机由电机、减速器、刹车装置、卷筒、底盘、滑车组、钢丝绳、行走机构组成。

2.4 架桥机的运行程序（见表4）

表4 导梁机运行顺序

2.5 载荷的核定、分配与组合

2.5.1金属结构和支承零件的计算载荷 A．自重：架桥机各部件自重见表5 表5、架桥机各部件自重

自重冲击系数：有轨运行，V=0.077＜1m/s

取∏K =1 I K =(∏K +1)/2=1 B.起升载荷

a .起升载荷=+=-13G Q Q q

Q =200t 13-G =2t(包括钢丝绳和滑轮组) =+=-13G Q Q q 202t

b .计算起升载荷需要考虑起升动力系数时，取 1.1=α C .风载荷f F

a .风载荷沿水平方向按下式计算： f F =∑C ·h K ·q ·A kgf

b .风载体型系数 C=1.35 高度修正系数 h K =1.0 标准风压（沿海地区）

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q =25kg/2m

迎风面积A=104×2.64+4×0.7=277.42m

结构充满系数 Φ=0.6

面积折减系数 f η=0.67（b:h ＜2）

c .风力

f F =1.35×1.0×25×277.4×(0.6+0.6×0.67)=9381 kg

3. 主桁架受力计算

3.1重载时主桁架受力分析与计算

架桥机为三支点连续梁，属超静定系统，用三弯矩方程求解。

架桥机是在移动载荷下工作，存在无数种力学状况。经初步计算，筛选出两种危险载荷组合校核。如果校核安全即整机在其它种力学状况下都能安全运行。

3.1.1 前移梁架到达B-C 跨的中点时，受力如图4 P

P

图4 纵向移梁时主桁架受力图(单位：m)

1P =2P =4

1[α?q Q +(3G -2)+ 2G ] =4

1[202×1.1+(6-2)+14]=60.05吨

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（考虑某些不可预见因素，取1P =2P =62吨）

3.1.2 当架设边梁时，受力如图5

P P

3.1.2.1 对靠边的一条主桁架(见图5)

1P ’=2P ’=48

.415.42)]2()2([23G G Q q +?÷-++?α =4

148.415.42)]26()2200(1.1[+?÷-++? =101.28吨

3.1.2.2 对靠另一边的主桁架相应受力减少 1P ”=2P ”=4148.465.02]4)2200(1.1[+?÷++? =18.82吨

3.1.3 用三弯矩方程求解。

2221112221110/6/6)(2L W b L W a L M L L M L M --=+++。对图4和图5两种受力情况进行计算,结果见表6。

表6 解三弯矩方程的已知条件及计算结果

3.2 主桁架的强度及刚度的校核

3.2.1 杆的强度

3.2.1.1上弦杆的强度（包括钢轨的作用） （1）拉应力

A ．在图4的状态下，支座

B 的上弦处于最大拉应力状态（见表6）

m ax σ=

76670

1025910597.5655

51?+?=X W M 1076kg/2cm （说明：这1X W 是中间加强段抗弯截面模量） B. 剪应力

τ=

1732

.798137940

==

∑A

Q

kg/2cm C 、折合拉应力

11171733107622=?+=折σ kg/2cm

D 、平均拉应力（包括钢轨） 上弦总拉力F=

kg h M 369774223

824597000==

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4

.420369774=拉σ=880kg/2cm (2)压应力

A 、在图4状态下，BC 跨中上弦处于最大压应力状态 m ax σ==63326

5170320016313560+=1074kg/2cm <[f]=2150 kg/2cm B 、折合压应力

2222

max 23310743?+=+=τσσ压折合=1075 kg/2cm C.平均压应力（包括钢轨） 34.3422256801676034.342680167600?=?=h 压σ =883 kg/2cm

3.2.1.2 下弦杆的强度（包括加固后的钢板）

（1）拉应力

A 、在图4状态下，B-C 跨中处最大拉应力状态。

m ax 拉σ=61436

68016760=1107 kg/2cm <[f]=2150 kg/2cm B 、 平均拉应力 拉σ=74

.299225680167600?=∑A h M =1009kg/2cm [f]=2150 kg/2cm （2）压应力

A 、在图4状态下，支座

B 的下弦处于最大压应力状态

=max σ76090

82459700=1084kg/2cm <[f]=2150 kg/2cm B 、剪应力 τ=173 kg/2cm

C 、折合压应力 11251733108422=?+=折压σ kg/2cm <[f]=2150 kg/2cm

D 、平均压应力

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=?=8

.37722382459700σ979 kg/2cm <[f]=2150 kg/2cm 3.2.1.3 腹杆的强度

椐初步计算，在架设边梁时，重载边腹杆处于最大应力状态。

A 、 斜杆的强度

从表6中计算出，架设边梁时，B 、C 支座反力最大。尤其支座B

右边反力达129吨。该处斜杆使用加强斜杆截面见下图6

图6 斜杆截面

支座反力N=129T ，

斜杆计算长度：L=68cm,=y i 2.28cm

3028

.268==λ ?=0.936 2/1730936

.035.442898.0129000936.02sin cm kg A a N =???=??? 所以斜杆强度是足够的。

B 、 竖杆的强度

计算长度L=81cm, [22a , A=31.842cm ,=y i 2.23cm,

竖杆压力=101.28T,

23

.281==y i L λ=36.3 ?=0.913 174214

.58101280913.084.312101280==?? kg/2cm <[f]

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故竖杆强度能满足设计要求。

3.2.2刚度

3.2.2.1 主桁架的刚度

A ．主桁架在图4状态下的刚度

在图4工作状态下BC 跨中处的挠度最大，其值为：

中f =EJ PL 483+])21(2132[2

163845224+?-?-EJ ML EJ qL =+??????823241710248106.5110626633375.08232417

1026106.5110597.8248232417102384106.518.8564

25684???????-?????? =7.4cm

B. 主桁架在图5状态下，BC 跨中的挠度

设想把支座B 左边的主桁架拆下计算BC 跨中挠度

中f =])(43[243845224l

q EJ Pal EJ ql -+ =)6

.513.143(823241*********.51103.11028.1018232417102384106.518.8522

64223684-????????+?????? =7.6cm

刚度基本满足要求。

3.3连接及焊接部位的强度校核

3.3.1 斜杆与弦杆的焊接强度

对一根斜杆而言,

A.焊缝长度

L=95cm

B.焊缝高度

h ≥6mm

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C.最大拉力(支座B 右侧斜杆)

P=107t

D. 拉应力

σ=2

956.07.0107000???=1341kg/2cm <[f]=2150 kg/2cm 3.3.2 下弦杆与法兰的焊接

A.焊缝长度

L=408cm

B.焊缝高度

h ≥8mm

C.最大拉力（图5跨中） P=225101676.6805

?=302297kg

D.剪力：

τ=15022kg

E.拉应力

σ=4088.07.0302297

??=1323kg/2cm

F.剪应力

τ=64215022

=23 kg/2cm

G.焊缝强度：

C σ=22231323+

=1323 kg/2cm

f f =1600 kg/2

cm 3.3.3 上弦杆与法兰的焊接

A. 焊缝长度

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L ≥490cm

B.焊缝高度

h ≥10mm

C.上弦杆最大拉力 P=498809225

1032.11225

=?kg D.拉应力

σ=490

17.0498809??=1454kg/2cm E.最大剪应力

τ=69642

44540=kg/2cm F.焊缝强度

σ=22691454+=1456kg/2cm

故焊缝安全。

3.3.4 段与段之间的连接

3.3.

4.1主桁架段与之间均是用M36高强度螺栓（10.9级）连接,上弦18支,下弦18支。

3.3.

4.2螺栓强度校核

当架桥机过跨时,由C 到支座B 方向计算第6段主桁架末连接处螺栓出现最大应力。

A 、 第6末段弯矩：

6M =0.88×48×24+2.3×47.2=1122.32 t ·m

B 、 主桁架第6末段上弦杆总拉力为N N=5

.221032.11225?=498890kg

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C 、 第6段末截面剪力：

τ=0.88×48+2.3=44.54 t

D 、受剪力和拉力最大的处层第一排螺栓，每支受力为：

1）剪力：t kg N v

24.11237361054.443

1

==?= 2）拉力：t

P t kg Y m MY N i t 40508.08.02.30301734668125.1251032.11225211=?=<==??==∑

3）抗剪设计承载力：

t N P n N t f b v 3.3)2.3025.150(3.019.0)25.1(9.0=?-??=-=μ>v N 1

即v N 1≤b v N ；t N 1≤0.8P

故在主桁架从C 到B 支座方向第六段末端法兰连接处使用10.9级M36高强度螺栓连接强度是足够的。

3.4行走机构的校核

3.4.1 整机行走机构由三部分构成。

前担—8轮 2电机 2×2.2kw

中担—8轮 4电机 4×1.5kw

后担—4轮 2电机 2×1.5kw

3.4.2 电机功率计算

A 、运动阻力计算

F=∑∑***++A q K C V W G h )7(； t G 6.3111606.151=+=∑ W —运行比阻力（滚动轴承W=11kg/t ） V —行走速度 ∑***A q K C h —风阻力，由上计算为6717kg

B 、运动速度V

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V=s M M /085.0min /08.527.014.349

188701420==??? C 、求运动阻力F

F=311.6（11+7×0.085）+6717=10330kg

D 、功率计算： KW FV P 76.108

.0102085.010330102=??==η总 现采用两台2.2KW ，6台1.5KW 共13.4KW 电机是可行的。

4、移梁架的受力校核

4.1受力分析

4.1.1载荷分析

A 、自重q=350kg/m ；

B 、载荷副P =（3G +1.1P ）/4=[（4+1.1（200+2）]

÷4=56.55t

图7 移梁架（副架）工作状态（单位：)

C 、自重引起的内力：

1） 支座反力1A R =1B R =

kg pl 11202333.18.4350)21(2=??=+λ

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2） 自重引起弯矩m ax M

1m ax M =)41(8

22λ-ql =cm kg .89611889.08108.45.34

2=??? 3) 刚度计算：

1f =)167.0245(910104

102384108.45.3268

4?-????? =0.001cm

D 、 集中力副P 作用引起的内力：

1）支座反力

2A R =2B R =2

55.562=副P =28.275t 2）弯矩（跨中）

2m ax M =48.455.564?=l P 副=67.86t ·m

3)刚度计算： 91010410248108.41055.564866333

2??????==x EJ l P f 副=0.07cm E 、综合移梁架（副架）内力:

A R =

B R =1A R +2A R =1.12+28.275=29.395t

m ax M =1m ax M +2m ax M =89611+6786000=6875611kg ·cm

=max f 1f +2f =0.001+0.07=0.071cm<

750

l 故移梁架的刚度是足够的。

F 、移梁架（副架）应力计算

1）上弦最大压应力：

σ=][/5861172868756112f cm kg <=

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2）下弦杆最大拉应力

σ=][/65010583

68756112f cm kg <= 4.1.2 移梁架（副架）杆件内力计算

1）斜杆的强度

A 、当吊边梁时，起重卷扬机天车走到副架的一端这时，该端支点承受很大压力。如右图所示

图9副架吊边梁时受力图（长度单位：)这时副架D 支点受力为D R =

2

35.068.415.4?+?P =235.068.415.455.56?+?=49.94t C R =8.71t

B 、 斜杆截面

槽钢[10 ：A=12.742cm

钢板δ=10, A=8.22cm , y i =1.75cm

C 、 斜杆强度

斜杆计算长度L=73cm ;

斜杆长

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7.4175

.173==λ ; ?=0.892 t a N 37.56886

.094.49sin 94.4975.173==== 223

/2150][/1509892

.0)2.874.12(21037.56cm kg f cm kg =<=?+?? 所以斜杆强度和稳定性满足设计要求。

2）竖杆的强度

P=56550kg

L=65cm

[12:A=13.282cm ,y i =1.53cm

5.4253

.165==λ ?=0.889 斜杆稳定性：

22/2150][/1197889

.028.132256550cm kg f cm kg =<=??? 斜杆截面无削弱，故斜杆的强度和稳定性是能满足设计要求的。

4.1.3斜杆与弦杆焊接强度

A 、焊缝长度（对一根斜杆而言）

L ≥35cm

B 、焊缝高度

h ≥8mm

C 、最大拉力

F=31.28t

D 、应力

σ=35

28.07.031280???=799kg/2cm

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wvee.html