下趕場溝特大橋龍門吊檢算
2017-11-13
高速公路某合同段下趕場特大橋共計后張法梁片615 片，其中96 片20 m板梁，519 片30 m箱梁，最大梁板重70 t。梁場設(shè)雙滾軌道貝雷桁架龍門吊進(jìn)行移梁和架設(shè)。
一、龍門吊組成
本預(yù)制場龍門吊橫梁由貝雷片拼成，門柱由鋼管和型鋼組成；計算跨徑為24m。
1、門柱
一個門柱用2根Φ325mm、δ=10mm的鋼管作主立柱，立柱上采用２根［25b槽鋼作斜撐。立柱頂上設(shè)置2根[30b槽鋼作橫梁，貝雷片直接作用于橫梁上。立柱底部通過20mm厚A3鋼板與單軌平車連接。每個門柱兩個平車，一個主動，一個被動。
2、橫梁
一組橫梁用6排9片貝雷片，設(shè)置上下加強(qiáng)弦桿。橫梁的上下面均用支撐架連接加固，除兩端頭上表面用（90-115-90）×118cm支撐架外，其余用90×118cm支撐架。橫梁一邊通過吊帶懸掛28#工字鋼設(shè)10T電動葫蘆，吊帶距離間隔為1m。橫梁與門柱用桁架螺栓連接，再用Φ20U型螺栓加固。
二、橫梁檢算
根據(jù)本龍門吊的受力特點(diǎn)和功用進(jìn)行如下簡化計算，橫梁和腳架分別按簡支梁和受壓格構(gòu)柱進(jìn)行計算，斜撐起穩(wěn)定作用不作受力計算。
1、荷載計算
橫梁自重：q=11.7 KN/m
天平及滑輪自重：P1=25KN
起吊重量：P2=370KN
2、橫梁力學(xué)計算模型
3、內(nèi)力計算
?。?）最大彎矩
當(dāng)集中荷載作用于橫梁的跨中位置，產(chǎn)生跨中最大彎矩，此時A、B支點(diǎn)也產(chǎn)生最大的負(fù)彎矩。其中
RA=RB=(11.7×27+740÷2)÷2=343KN
下弦彎矩：MA=MB=1/2*ql2=13.2 KN·m
上弦彎矩：MCmax=RA×12-11.7×(27÷2)2÷2=3050KN·m
?。?）最大支點(diǎn)反力計算
當(dāng)集中荷載作用在距離支點(diǎn)2.5m時，該支點(diǎn)的反力最大。
由∑MA=0 則
Vmax =RB=（11.7×28×12.5+395×21.5）÷24=524.5KN
4、強(qiáng)度計算
6排上下加強(qiáng)貝雷片的抗彎截面模量W分別為
W上=W下=6×3570×2=42840 cm3
考慮6排貝雷片荷載不均勻系數(shù)為k=0.8，下弦桿受拉，其拉應(yīng)力為
上弦桿受壓，其壓應(yīng)力為
因此，橫梁的抗應(yīng)力滿足要求。
5、上弦桿受壓局部穩(wěn)定驗(yàn)算
一片上下加強(qiáng)貝雷片的上弦桿受壓壓力為
A=50.96 cm2
N=457.1 KN
Ix=2×396.6+2×25.48×52=2067cm4
Iy=6×25.6+(1.52+4.1)2×50.96=1763cm3
貝雷片橫向每3.0M設(shè)一支撐架，所以取了loy=300cm，lox=75cm，
由λx=51.0得穩(wěn)定系數(shù)ψ=0.804，
橫梁上弦壓桿穩(wěn)定，符合要求。貝雷片允許彎壓應(yīng)力為210 Mpa，按經(jīng)驗(yàn)，壓應(yīng)力不大于190 ，只要加強(qiáng)橫向連接，弦桿穩(wěn)定性較好。
6、橫梁撓度計算
取集中荷載作用于跨中進(jìn)行計算
單片貝雷片慣性矩 I=250500cm4
彈性模量 E=2.1×105MPa
6片下加強(qiáng)貝雷片慣性矩
I=6×250500=1.503×10-2 m4
按簡支梁進(jìn)行計算：
?。?）在集中力作用下（P1+P2）撓度
?。?）在均勻自重荷載作用下?lián)隙?br />
以上撓度合計
f=f1+f2=5.2cm以上撓度符合結(jié)構(gòu)要求。
三、腳架檢算
1、門架上橫梁計算
?。?）橫梁力學(xué)計算模型
根據(jù)龍門吊橫梁的布置圖，可得腳架頂上橫梁的力學(xué)模型如下：
?。?）內(nèi)力計算
根據(jù)橫梁的受力簡圖，可知支座反力
RA=RB=Vmax /2=524.5/2=262.3KN。
P= Vmax /6=524.5/6=87.4KN
（3）彎矩計算
根據(jù)橫梁的受力簡圖，可知其彎矩圖如下：
MA=MB=87.4×0.45=39.3MPa
（4）強(qiáng)度計算
橫梁為2根[30b槽鋼，Wx=366×2=732cm3，Ix=5130×2=10260cm4，E=2.1×105 MPa。因此得
所以橫梁強(qiáng)度滿足要求。因作用點(diǎn)位于支點(diǎn)上，故橫梁的撓度也可忽略不計。
2、腳架計算
（1）腳架計算力學(xué)模型
根據(jù)龍門吊腳架的構(gòu)造圖，可得腳架的力學(xué)模型如右：
?。?）內(nèi)力計算
根據(jù)腳架的受力簡圖，可知
P=Vmax /2=262.3KN。
所以可得鋼管的軸力
?。?）強(qiáng)度計算
腳架為2根Φ325mm、δ=10mm的鋼管，Wt=1512cm3，Ix=12286.5cm4，ix=11.42cm，A=98.96cm2。
鋼管長l=750cm，因此有 可查得φ=0.739，
因此，鋼管腳架的整體穩(wěn)定符合要求。
根據(jù)以上驗(yàn)算，龍門架橫梁承載力能滿足74T梁的吊裝要求。
四 結(jié)論
通過以上過程的檢算，使我們清楚地知道了在龍門吊作業(yè)過程中，我們根據(jù)要架設(shè)的預(yù)制梁重量情況和跨徑就可以快速準(zhǔn)確地計算出滿足施工要求的雙滾軌道貝雷桁架龍門吊。只要材料和設(shè)備具備，就可以很方便的現(xiàn)場制作出龍門吊投入使用。
