吊车梁设计

1. 1 设计资料

威远集团生产车间，跨度30m，柱距6m，总长72 m,吊车梁钢材采用Q235钢，焊条为E43型，跨度为6m，计算长度取6m，无制动结构，支撑于钢柱，采用突缘式支座，威远集团生产车间的吊车技术参数如表2-1所示：

表2-1 吊车技术参数 台数 起重量 2

级别 中级 钩制 软钩 吊车跨度 吊车总量 小车重 28.5m 19.2t 1.8t 最大轮压 8.5t 5t 吊车轮压及轮距如图1-1所示：

46503550

图1-1吊车轮压示意图

1. 2 吊车荷载计算

吊车荷载动力系数1.05，吊车荷载分项系数Q=1.40。 则吊车荷载设计值为

竖向荷载设计值 PQPma=1.051.483.3=122.45kN x 横向荷载设计值 HQ0.12(Qg)0.12(51.8)9.8=1.4=2.80kN

n41. 3 内力计算

1．3．1 吊车梁中最大竖向弯矩及相应剪力

1） 吊车梁有三个轮压（见图1-2）时，梁上所有吊车轮压P的位置为：

Pa5a1Pa5Pa2PBAC30003000

图1-2 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图

a1BW465035501100mm a2W3550mm

a5a2a135501100408.3mm。 66自重影响系数取1.03，则 C点的最大弯矩为：

l2P(a)52cPa1 Mmax=Wl3122.45(30.408)2122.451.100 =1.03×6=284.94kNm

2) 吊车梁上有两个轮压（见图1-3 ）时，梁上所有吊车轮压P的位置为：

a4PAa4PPa1CB30003000 图1-3 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图

a1BW465035501100mm

a4a1275mm 4则C点的最大弯矩值为：

lP(a4)22122.45(30.275)2c2 =1.03×=312.18kNm Mmax=W

6l可见由第二种情况控制，则在Mmax处相应的剪力为

lP(2a4)2122.45(30.275)CV=W=1.03×=114.51kN。

6l1．3．2 吊车梁的最大剪力

荷载位置如图1-4，

PAPPB11003000355030001350

图1-4 两个轮压作用到吊车梁时剪力计算简图

1.354.91)257.5kN,Vmax257.5kN。 RA=1.03×122.45×(661．3．3 水平方向最大弯矩

Hc2.80312.18MHMmax==6.93 kNm。

P122.451.031 . 4 截面选择

1．4．1 梁高初选

容许最小高度由刚度条件决定，按容许挠度值(vl)要求的最小高度为：600lhmin0.6[f]l[]106mm0.62156000600106464.4mm

v由经验公式估算梁所需要的截面抵抗矩

1.2Mmax1.2312.18106W1.74106mm3

f215梁的经济高度为：

h73W300731.74106300541.93mm。取h600mm 1．4．2 确定腹板厚度 经验公式确定：twhw116002.23mm 111.2257.5103按抗剪强度要求：tw4.12mm

hwfv600125V取tw10mm

1．4．3 确定翼缘尺寸

为使截面经济合理，选用上下截面不对称工字型截面。所需翼板总面积按下

Wtwhw1.7410610600式计算：A2()2()3800mm2

hw66006上下翼缘按总面积60%及40%分配。上翼缘面积2280mm,下翼缘面积1520mm

22（面积3960mm)，下翼缘-23012（面积2760mm2）初选上翼缘-33012

2翼板的自由外伸宽度a15t2352351512180mm165mm fy235翼板满足局部稳定要求，同时也满足轨道连接b320mm(无制动结构）的要求，取下翼缘

宽230mm,厚度为12mm,初选截面如图1-5所示

350d=23.5d=23.55761212512512600 图1-5 吊车梁截面

1. 5 截面特性

1．5．1 毛截面特性

A57610330122501212480mm

2y03301259423012657610300328.3mm

124803301231Ix33012(600328.36)223012323012(328.36)212121600210576357610(328.3)7.302108mm4122上翼缘对中和轴的毛截面面积矩

S33012(6006328.3)(60012328.3)2101.398106mm32

上翼缘最外纤维截面模量

7.302108WX2.688106mm3

(600328.3)上翼缘对y轴的截面特性

11Iy1233033.594107mm4，Wy1233022.18105mm3

1261．5．2 净截面特性

2 A(330222)12230125761011952mmnyn0(330222)1259423012657610300316.5mm

1195211(330222)123(330222)12(600316.56)223012312121600223012(316.56)210576357610(316.5)1220.69109mm4InxW上nx0.691090.6910963下2.4310mm，Wnx2.18106mm3 （600316.5）316.5上翼缘对y轴的截面特性：

An(330222)123432mm2Iny11233032221212522.77107mm4 1223.65107Wny2.21105mm3

3301. 6 吊车梁截面承载力验算

1．6．1 强度验算 1） 正应力 上翼缘正应力：

MmaxMH312.181066.9310622上159.83Nmmf215Nmm 65Wny2.43102.2110Wnx下翼缘正应力

Mmax312.1810622 下143.20Nmmf215Nmm6Wnx2.18102）剪应力 计算支座处剪应力

1.2Vmax1.2257.510353.65Nmm2fv125Nmm2

hwtw576103）局部压应力

采用QU120钢轨，轨高170mm。

lza5hy2hR505122170450mm；集中荷载增大系数1.0，

计算的腹板局部压应力为

1.0122.45103c27.21Nmm2f215Nmm2

twlz10450P4）折算应力

腹板与受压翼缘交点处需要计算折算应力，为计算方便偏安全的取最大正应

2159.83Nmm力和最大剪应力验算。，53.65Nmm2

则折算应力为

eq2c2c32159.83227.212159.8327.21353.652174.85Nmm1f1.1215236.5Nmm22

f——当与c同号时，f取1.1 1．6．2 梁的整体稳定性验算

l1b60003301813，应计算梁的整体稳定性，因集中荷载作用在跨中（跨

中无侧向支承）附近的上翼缘， 1l1t6000120.3792.0 b1h330576b0.730.1810.730.180.3790.798

11233033.5937107mm412

1I21223031.2167107mm412I1bI10.747I1I2I1I2A

(3.59371.2167)10762.08mm12480b0.8(2b1)0.8(20.7471)0.395iyyl1i600062.0896.65y

梁的整体稳定性系数：

2ytw4320Ahbb21byWx4.4h243201248060096.651010.7980.395 2696.652.688104.46001.500.6b/1.070.282b1.070.2820.882 1.50计算整体稳定性

MmaxMH312.181066.93106163.47kNmm2215kNmm2 /65bWxWy0.8822.688102.1810满足要求

1．6．3 腹板局部稳定验算

h057623557.68080，因有局部压应力，则应按构造配置横向加劲肋，tw10fy在腹板的两侧对称布置。加劲肋的间距应满足0.5h0a2h0

0.5h00.5576288mm,2h025761152mm，所以288mma1152mm

取加劲肋间距为a1000mm。 加劲肋截面尺寸按下列经验公式确定 外伸宽度：bsh0576404059.2mm，取bs90mm。 3030厚度：tsbs59.23.95mm，取为6mm。 1515为了减少焊接残余应力，避免焊缝的应力过分集中，横向加劲肋的端部应切去宽约

bs3（但不大于40mm），高约

bs2（但不大于60mm）的斜角，在该设计中

切角取宽30mm，高45mm。

加劲肋计算简图如图1-6所示

175951759530124961280600

1254590125 图1-6 加劲肋计算简图

1．6．4 翼缘局部稳定验算

受压翼缘自由外伸长度b1与其厚度t之比为：

b1t3301021213.31523515 局部稳定满足要求 fy1．6．5 疲劳验算

该吊车为中级工作制吊车，因此只需要采取以下措施来满足疲劳强度的要求：

(1)上翼缘与腹板采用焊透的T形对接焊缝，质量等级为一级。 (2)加劲肋下端一般在距吊车梁下翼缘（受拉翼缘）50mm~100mm处断开，不与受拉翼缘焊接，以改善梁的抗疲劳性能。 本设计中取80mm；吊车梁横向加劲肋的上端应与上翼缘刨平顶紧并焊接。

1．6．6 挠度计算

等截面简支吊车梁计算挠度时按标准值计算，由荷载计算出的设计值换算成标准值并乘以动力系数，则计算吊车梁的挠度为： 竖向最大挠度

vxMxl2312.1810660002l5.08[]6满足。 38l10EIx10206107.302101.051.41000横向水平荷载作用产生的挠度

vy6.9310660002l2.29[]6满足 l10EIy102061033.5941071.051.41000Myl21. 7 连接计算

1） 上翼缘板与腹板连接焊缝采用焊透的T形对接焊缝连接，因其与母材强度相同，强度可不验算。 2） 下翼缘与腹板连接焊缝

ffW160Nmm2

下翼缘截面对中和轴的面积距

S123012(328.36)0.889548106mm3

VmaxS1257.51030.889548106hf1.40mm

20.7ftwIx20.71607.302108下翼缘实际采用hf6mm。 3） 上翼缘与柱的连接螺栓计算

采用8.8级高强度摩擦型螺栓，并采取喷砂处理摩擦面，抗滑移系数取

0.45。

考虑到一个吊车轮作用于此处，按一个吊车轮的横向水平力作用计算：

H2.80kN

按柱宽及螺栓排列要求采用2M16螺栓，每螺栓承载力设计值(P80kN)

Nvb0.9nfP0.910.458032.4kN 满足要求。

4） 支座加劲肋与腹板的连接焊缝

Rmax257.51031.02mm ，采用设hf6mm，hfw0.7nlwff0.74(57626)160hf6mm。

1. 8 支座加劲肋计算

取突缘支座加劲板的宽度为180mm，厚度为10mm，伸出翼缘下面18mm小于2t=20mm 计算简图如图1-7

180

10150 图1-7 支座加劲肋计算简图

承压面积：Ace180101800mm2 计算支座加劲肋的端面承载力：

R257.5103ce143.1Nmm2fce325Nmm2

Ace1800对于突缘支座

A18010150103300mm2IZ111018031501034.8725106mm41212IZ4.8725106iZ38.43A3300h576Zw14.99iZ38.43

由轴心受压截面分类确定为b类，查表得0.983，

R257.5103N，则计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性为 R257.510379.37Nmm2f215Nmm2，均满足要求。 A0.9833300吊车梁施工图见附录图纸。