18吨5吨40米A型双梁门式起重机结构设计.docx

18/5t 40m A型双梁门式起重机结构设计

摘 要
本次设计为18/5t 40m A型双梁门式起重机结构设计；门式起重机实现港口货场装卸作业效率，减轻工人劳动强度，改善工人操作条件；是货场重要的起重运输机械。A型双梁门式起重机主要由双主梁、两刚性支腿、两柔性支腿、马鞍以及上下横梁组成门式起重机的主要金属结构。

关键词：A型门式起重机；结构；强度；刚度

AbstractKey WordsA dual-beam gantry crane；he main beam；outrigger；Strength； stiffness

目 录
摘 要 I
Abstract II
前 言 - 1 -
第一章总体计算 - 2 -
一、主要技术参数 - 2 -
第二章 主梁计算 - 2 -
一、载荷荷及内力计算 - 2 -
（一）移动载荷及内力计算 - 2 -
（二）静载荷及内力计算 - 3 -
（三）风载及内力计算 - 4 -
（四）大车紧急制动惯性力F及内力计算 - 5 -
二、主梁截面几何参数计算 - 7 -
（一）主梁截面图 - 7 -
三、载荷组合及强度稳定性验算 - 10 -
（一）载荷组合 - 10 -
（二）弯曲应力验算 - 11 -
（三）主梁截面危险点验算 - 11 -
（四）主梁疲劳强度计算 - 13 -
（五）稳定性验算 - 15 -
（六）验算跨中主、副板上区格的稳定性 - 16 -
第三章支腿设计计算 - 22 -
一、支腿简图 - 22 -
（一）刚性支腿 - 22 -
（二）柔性支腿 - 23 -
二、支腿截面几何参数设计计算 - 25 -
（一）刚性支腿截面I-I - 25 -
（二）刚性支腿截面II-II - 26 -
（三）柔性支腿截面I-I - 26 -
（四）柔性支腿截面II-II - 27 -
三、载荷以及内力计算 - 27 -
（一）主梁自重对刚柔腿的作用 27 -
（二）计算载荷对刚柔支腿的作用 - 28 -
（三）马鞍和支腿自重对刚、柔腿的作用 - 29 -
（四）大车运行方向风载荷以及惯性力对刚、柔腿的作用 - 30 -
（五）载荷组合（支腿平面内） - 35 -
（六）刚、柔支腿上下两个截面的强度计算 - 36 -
（七）支腿的稳定性计算： - 37 -
第四章 下横梁的计算 - 43 -
(一)下横梁尺寸的确定 - 43 -
(二)强度验算 - 44 -
(三)端梁稳定性计算： - 45 -
第五章 起重机刚度验算 - 45 -
（一）静刚度和位移 - 46 -
（二）门式起重机的动刚度计算 - 50
第六章 主梁的翘度和拱度 - 52 -
第七章 连接 - 54 -
（一）腿与主梁连接处螺栓强度计算 - 54 -
（二）支腿与下横梁连接计算 - 55 -
1.刚性支腿 - 56 -
2.柔性支腿： - 57 -
(三)主梁与端梁间的连接计算 - 59 -
1.主端梁连接形式 - 59 -
2主梁与端梁连接计算（以及校核）： - 61 -
参考文献 - 63 -
致 谢 - 64 -
外文翻译 - 65 -

前 言
卸载等承载能力港口门式起重机

第一章总体计算
一、主要技术参数
起重量：Q=18/5t
小车自重：G小=6t
小车轮距：b =2.0m
小车轨距：K=2.5m
起升速度：V起=9.3m/min
大车运行速度：V大=48m/min
大车基距：B=10m
起升高度：H0=14m
跨度：L=40m
有效悬臂（刚性支腿侧）长度：L0刚=8m
有效悬臂（柔性支腿侧）长度：L0柔=8m
悬臂（刚性支腿侧）全长：L刚=10m
悬臂（柔性支腿侧）全长：L柔=10m
工作风压; q=250pa
非工作风压; q=600~1000pa
工作级别A6
小车车轮直径D小车=500mm ，2轮驱动n=4

第二章 主梁计算
一、载荷荷及内力计算
（一移动载荷及内力计算
1. 作用在一根主梁上的移动载荷为：
静载荷P=(Q+G小车)g
P=(18+6)×104=120kN
小车满载下降制动时载荷P计计算：
P计=(Ф2Q+Ф1G小车2)g
其中，起升冲击系数Ф1=1.0；该起重机用作装卸船，起升状态级别为HC3, Ф2min=1.15、=0.51，动载系数Ф2 =Ф2min + V起 =1.3
P计=×(1.3×18+1.0×6)×10
=147kN
2. 移动载荷位于有效悬臂处主梁悬臂根部弯矩M悬计算：
M悬= P计L有悬
所以：M悬=147×103×10=1470000N.m
剪力：Q悬= P计=147kN
3. 移动载荷位于跨中时，主梁跨中弯矩M中为：
M中=P计L
M中=×147×103×40=1470000N.m
剪力：Q中=P计=×147=73.5kN
（二）静载荷及内力计算
一根主梁自重G静=28.5t
一根主梁的分布载荷q和q计计算，如下：
q计=q=G静/(L+L刚+L柔)
q计=q=28.5×104 /(40+10+10)=4750N/m
1. 柔性支腿侧静载弯矩M自柔和剪力Q自柔计算：
M自柔=－q计×L柔2
M自柔=－×4750×102=－237500N.m
Q自柔= q计×L柔
Q自柔=4750×10=47.5kN
2. 刚性腿侧静载弯矩M自刚和剪力Q自刚的计算
M自刚=－q计L刚2
M自刚=－×4750×102=－237500N.m
Q自刚= q计×L刚
Q自刚=4750×10=47.5kN
3. 跨中的静载弯矩M自中计算
M自中=q计L2+(M自柔+M自刚)
M自中=×4750×402+(－237500－237500)=712500N.m
（三）风载及内力计算
1. 风向平行大车轨道方向时的均布风力计算：
（1） 小车风载荷P小风计算
P小风=×0.42×10=2.1kN(作用在一根主梁上)。
（2） 主梁的均布风载荷q主风计算
q主风= P1前/(L+L柔+L刚)
q主风==5.25×104/(40+10+10)=875N/m
2. 小车分别位于刚性和柔性支腿侧有效悬臂处主梁风载产生水平弯矩M水柔和M水刚和剪力Q水柔以及Q水刚计算。
M水柔=－L02q主风-P小风L0柔
M水柔=－×102×875－2100×8=－60550N.m
M水刚=－×102×875－2100×8=－60550N.m
Q水柔= q主风×L0柔 ＋ P小风
Q水柔=875×10+2100=10.85kN
Q水刚=875×10+2100=10.85kN
3. 小车位于跨中主梁水平弯矩M水平计算
M水平= P小风L+{q主风 L2-q主风(L0柔2+L0刚2)}
M水平=×2100×40+{×875×402-×875×(102+102)}
=173250N.m
（四）大车紧急制动惯性力F大惯及内力计算
1. 作用在一根主梁上的小车自重和货物重量的惯性力P小大惯计算
起重机运行制动时引起的门架水平惯性力

所以

所以

2. 一根主梁均布载荷惯性力q主大惯计算
q主大惯=0.0233×q计
q主大惯=0.0233×4750=110.68N/m
3. 小车位于刚性支腿和柔性支腿侧有效悬臂位置，大车紧急制动，主梁水平方向弯矩M柔大惯和M刚大惯以及悬臂根部剪力Q柔大惯和Q刚大惯计算
M柔大惯=q主大惯L柔2+p小大惯L0柔
M柔大惯=×110.68×102+2796×8=27902N.m
M刚大惯=×110.68×102+2796×8=27902N.m
Q柔大惯= q主大惯L柔+ p小大惯
Q柔大惯=110.68×10+2796=3902.8N
Q刚大惯=110.68×10+2796=3902.8N
4. 小车位于跨中大车制动主梁水平弯矩M中大惯计算
M中大惯=p小大惯L+[q主大惯L2－q主大惯 (L柔2+L刚2)]
M中大惯=×2796×40+[×110.68×402－×110.68×(102+102)]
=44562N.m
5. 主梁外扭矩计算：（由于偏轨箱型梁对弯心ex的作用）
偏轨箱型梁由和作用而产生移动扭矩，其他载荷产生的扭矩小，且作用方向相反，忽略不计，偏轨箱型梁弯心A在梁截面的对称形心轴上，（不考虑翼缘外伸部分）弯心至主腹板距离为：

图2- 1
小车轨道选用P43轨，轨高为：

移动扭矩：

满载小车位于跨中时，跨中最大剪切力：

跨中内扭矩：

二、主梁截面几何参数计算
（一）主梁截面图：
主梁截面的选取：H=（1/10~1/17）L=4~2.35m
取H=3m=3000mm
主梁在主端梁连接处的高度：H0=(0.4~0.6)H=1200~1800mm
取H0=1500mm
主梁两腹板内壁间距：b=（~）H=1500~1000mm 取b=1200mm。
选择偏轨箱型形式：采用偏轨省去正轨支撑轨道而设置横向加劲板，从而也省去大量焊缝，减少制造过程变形。为了能在主腹板上设置轨道和压板，须使上翼缘板的悬伸宽度加大，因而增加啦保证悬臂部分局部稳定性而设置的三角劲.
箱型梁各板厚度：主腹板δ1=10mm, 副腹板厚度：δ2=8mm；上下盖板厚度：δ=10mm。
翼缘板厚度： 取
翼缘板宽度： 取b=1260mm
盖板宽度：上盖板B上=1388mm B下=1258mm
主梁截面简图如图：

图2-2

1. .求面积。
净面积:

毛面积：

2.求形心坐标。

3.求主梁截面的惯性矩：
对x轴：

总惯性矩：
对x轴：

总惯性矩：
三、载荷组合及强度稳定性验算
（一）载荷组合
按2类载荷组合考虑;即小车位于有效悬臂和跨中位置，小车满载下降制动，同时大车制动，风向平行于大车轨道方向，工作风压为250pa。
1. 小车满载位于刚性腿有效悬臂处，悬臂根部由于垂直载荷产生的弯矩M刚总重和Q刚总重以及水平载荷产生的弯矩M刚总水平和Q刚总水平分别为：
M刚总重=M悬+M自刚
M刚总重=1470000+237500=1707500N.m
M刚总水平=M水刚+M刚大惯
M刚总水平=60550+27902=88452N.m
Q刚总垂=Q悬+Q自刚=1470000+47500=194500N
Q刚总水=Q水刚+Q刚大惯=10850+3902.8=14752.8N
2. 小车满载位于柔性支腿侧有效悬臂，悬臂根部由于垂直载荷产生的弯矩M柔总垂和Q柔总垂以及水平载荷产生的弯矩M柔总水和Q柔总水计算。
M柔总垂=M悬+M自柔
M柔总垂=1470000+237500=1707500N.m
M柔总水=M水柔+M柔大惯
M柔总水=60550+27902=88452N.m
Q柔总水=Q水柔+Q柔大惯=10850+3902.8=14752.8N
Q柔总垂=Q悬+Q自柔=1470000+47500=194500N
3. 小车满载位于跨中处，跨中截面由于垂直载荷产生的弯矩M中总重和水平载荷产生的弯矩M中总水计算：
M中总重=M中+M自中
M中总重=1470000+712500=2182500N.m
M中总水=M水中+M中大惯
M中总水=173250+44562=217812N.m
上述三种载荷中,以小车 满载下降制动位于柔性支腿侧有效悬臂处，同时大车紧急制动，风向平行于轨道方向时，M柔总垂,M柔总水和Q柔总垂,Q柔总水的计算值最大，故下面强度和稳定性仅按该工况进行计算。
（二）弯曲应力验算
由上表可知，主梁在垂直面和水平面内的合成弯矩：小车在跨中时弯矩最大，现在分别验算主梁跨中弯曲应力：

跨中垂直弯矩= M中总重=2182500m
跨中水平弯矩= M中总水=217812N.m
（三）主梁截面危险点验算
主梁跨中截面危险点：①②③的强度
（1） 主腹板上边翼缘点①的应力：
主腹板边至轨顶距离：
主腹板边的局部压应力为：

垂直弯矩产生的应力：

水平弯矩产生的应力：

惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小，且作用方向相反，应力很小，故可不计算，主梁上翼缘板静矩：

主腹板上边的切应力：

点①的折算应力为：

（2） 点②的应力：

（3） 点③的应力：

（四）主梁疲劳强度计算
计算主梁跨中最大弯矩截面的疲劳强度：由于水平惯性载荷产生的惯性力很小，为了计算简明，忽略惯性力。求跨中最大弯矩和最小弯矩：
Mmax= M中总重=2182500N.m
空载小车位于有效悬臂处。跨中弯矩最小：

作用在一根主梁上的空车轮压；
远离小车一侧的支反力;
小车轮压在跨中产生的弯矩
（1） 验算主腹板受拉翼缘焊缝④的疲劳强度：

应力循环特性：
根据工作级别E8，应力集中等级K1，及材料Q235，查的，Q235的材料强度极限，焊缝拉伸疲劳许用应力为：

，故焊缝④合格
（2） 验算横隔板下端焊缝与主腹板的连接处⑤：取横隔板下端至下翼缘板上表面距离为50mm , 则：

应力循环特性：
根据工作级别E8，及材料Q235，横隔板采用双面连续角焊缝连接，应力集中等级K3，查的，焊缝⑤拉伸疲劳许用应力为：

，故焊缝⑤合格。
由于切应力很小，忽略不计。
（五）稳定性验算
（1）整体稳定性 ：（稳定）
（2）局部稳定性：
翼缘板：，因为需要设置2条纵向加劲肋，不再验算。
翼缘最大外伸部分：（稳定）
主腹板：
副腹板：，大于320。
考虑到跨端受力情况设置两条纵向加劲肋，副腹板相同，隔板间距a=2000mm，纵向加劲肋，如下图：

图2- 3

（六）验算跨中主、副板上区格的稳定性。
（1） 验算跨中主腹板上区格I的稳定性。
区格两边正应力：

属于不均匀压缩板。
区格I的欧拉应力：

区格分别受、和作用时的临界压力为：

式中：板边弹性嵌固系数
由于，屈曲系数
需要修正，则
腹板的局部压应力
压力分布长度
按a=3b计算，。
区格I属于双边局部压缩板，板的屈曲系数:

需要修正，则
区格切应力
由，板的屈曲系数为

需要修正，则

区格上边缘的复合应力：

，区格临界复合应力为

复合应力。
区格II的尺寸与I相同且应力较小，故不需要再验算，主腹板外侧设短加劲肋与上盖板外伸部分顶紧用以支撑轨道，间距500mm。

（2） 验算跨中副腹板上区格I的稳定性。
区格两边正应力：

属于不均匀压缩板。
区格I的欧拉应力：

区格分别受和作用时的临界压力为：

式中：板边弹性嵌固系数
由于，屈曲系数
需要修正，则
区格切应力
由，板的屈曲系数为

需要修正，则

区格上边缘的复合应力：

，区格临界复合应力为

复合应力。
区格II的尺寸与I相同且应力较小，故不需要再验算。
（3） 加劲肋的确定
横隔板厚度为8mm，孔的周边板宽不得大于20，版中开孔尺寸为800×2520mm。翼缘板纵向加劲肋选用角钢：、。纵向加劲肋对翼缘板厚度中心线1-1的惯性矩：

,验算通过。
主、副腹板采用相同的纵向加劲肋选用角钢：、。
纵向加劲肋对主腹板厚度中心线1-1的惯性矩：

,验算通

第三章支腿设计计算

由于门机的L≥30m采用一刚一柔支腿，在计算门架平面内力时，采用静定简图，但是在计算支腿平面内力时，采用超静定简图。
一、支腿简图
（一）刚性支腿
在门架平面内，支腿上端宽度取bl=(1.2~1)H=(1.2~1)×3000=3600~3000mm， H—为主梁的高度取bl=3100mm。在支腿门架平面内，支腿上端宽度C上=1000mm，对于带马鞍的门式起重机，如下图一支腿，在支腿两个平面都制成上宽下窄，通常其尺寸宽差率为；
(b上-b下)/ b上≈0.7，通过计算：b下=1350mm，取b下=1350mm
(c上-c下)/c上≈0.7，通过计算：c下=700mm，由于支腿为一刚一柔，取c下=700mm
刚性支腿截面图如下：

图3-1

图3-2
（二）柔性支腿
由于门架采用一刚一柔结构，在门架平面内柔性支腿不承受任何水平力，仅承受垂直载荷，故其在门架平面内为平面结构，即：支腿上、下端一样宽取b上=b下=1000mm；而在支腿平面内必须承受水平载荷，其支腿平面形状与刚退相同，c上=1000mm、c下=700mm。
柔性支腿截面图如下：

图3-3

二、支腿截面几何参数设计计算
（一）刚性支腿截面I-I
净面积:
对x轴：

总惯性矩：
对y轴：

总惯性矩：
（二）刚性支腿截面II-II
净面积:
对x轴：

总惯性矩：
对y轴：

总惯性矩：
（三）柔性支腿截面I-I
净面积:
对x轴：

总惯性矩：
对y轴：

总惯性矩：
（四）柔性支腿截面II-II
净面积:
对x轴：

总惯性矩：
对y轴：

总惯性矩：
三、载荷以及内力计算
（一）主梁自重对刚柔腿的作用见下图：

图3-4

支腿反力R自刚以及R自柔计算：
R自刚= (压)
R自柔= (压)

（二）计算载荷对刚柔支腿的作用：

图3-5

小车载重位于刚性支腿侧有效悬臂处支腿反力R计刚和R计柔的计算：
R计刚=P计（L0刚+L）/L
所以：R计刚=（压）
R计柔=(P计L0刚）/L
所以：R计柔=（拉）
小车载重位于柔性支腿侧有效悬臂处支腿反力R计刚‘和R计柔’的计算如下：
R计刚‘=29400N（拉）
R计柔’=176400N（压）
（三）马鞍和支腿自重对刚、柔腿的作用
1.支腿的反力：2G马鞍=12t
2G 刚腿=10t
2G柔腿=6t
所以：R刚= G马鞍/2+ G 刚腿
故：R刚=
2.马鞍和柔性腿自重对柔性腿的作用：
支腿的反力计算：
R柔= G马鞍/2+ G 柔腿
所以：R柔=
（四）大车运行方向风载荷以及惯性力对刚、柔腿的作用：见下图。
1.大车运行方向风载荷以及惯性力对刚性支腿的作用：见下图。
图2-1

图2-2中（简化计算将主梁全长对支腿的计算）：
支腿钢架承受由主梁传来的载荷和腿架的重量等，所有载荷可转化成作用于支腿刚架的集中力Pv：
Pv=Ф4【（mq+mx）（L+lc）/L +1/2mG+1/2×2×ml +m3 +md +2/3×(mfl+mpt）】
Pv=
支腿刚架顶部的水平力：PHl=Pv/14Q计
所以：PHl=
Pwl=(L+LC) Pw/L+1/2FW(L+2L’)
Fw=CqA1-主梁侧向风力，为94.5KN。
Pw= CqAw-物品侧向风力，为4.2KN。
所以：PHl=
R刚=R刚‘=P=PV/2=
2：大车运行方向风载荷以及惯性力对柔性支腿的作用，见下图：

图2-2
PV=Ф4【（mq+mx）（L+lc）/L +m‘】
PV=
因此：RA=RB=

带马鞍的箱型双梁门式起重机（A型）支腿平面通常认为支腿和下横梁的连接为理想铰接，故取一次超静定计算，求得水平超静定力X后，按平面静定刚架分析内力：
由于垂直载荷(计算载荷N计和主梁自重载荷N自)的作用，在支腿下端作用的水平超静定力X刚和X柔的计算。
X刚=F刚=PχH/3I χ[3(d2+dc-a2)+2abk1] /[B/A +H2b/3I χ(3+2k k1) ]
d=3.5 a=10 c=3 b=2.0m H=14m
k1=I/I1χLI/b 取LI=12 P=518KN
B=L,A-支腿截面积。A取803cm2
所以

由于X刚和X柔的计算公式中仅I和P值不同，下面进行柔性腿换算惯性矩I‘计算；
I'= I'xmin×[1+( -1)ε换算]2

所以：

小车制动力的计算：（图3-3）
图3-3

P制=PQ+P小=22.4+2.796=25.2KN
所以：T制= P制=25.2KN

（五）载荷组合：（支腿平面内）
1:刚性支腿截面I-I和II-II轴向力NI-I和NII-II的计算:
NI-I=R刚‘+(R刚-G刚腿)
=518+(80-50）=548KN
NII-II=518+80=598KN
2:柔性支腿截面I'-I'和II'-II'轴向压力NI-I'和NII-II'的计算:
NI-I'= R柔+(R柔-G柔腿)
=511+（60-30）=541KN
NII-II'=511+60=571KN
3刚性支腿截面I-I和II-II弯矩M计的计算：

MII-II=156×(14-13+0.4)+319.2×0.4=346KN.m
4柔性腿截面I-I和II-II弯矩M的计算：
MI-I=
MII-II=231.2×0.4+156×(14-13+04)=311KN.m
5在门架平面内刚性腿截面I-I和II-II弯矩M“计算”
MII-II=T制/2×2=25.2 KN.m
MI-I=P制/2×14=
（六）刚、柔支腿上下两个截面的强度计算
1：刚性腿截面I-I强度计算：
σI-I= NI-I/AI-I+R 制/2/ AI-I+ MI-I/WXI-I+ MI-I门/ WXI-I门

2：刚性腿截面II-II强度计算：
σI-I= NII-II /AII-II+N 制/2/ AII-II+ MII-II/WXII-II+ MII-II门/ WII-II门

3:柔性腿截面I‘-I‘强度计算
σI-I'= NI-I'/AI-I'+ M I-I '/WXI-I'
所以：

4:柔性腿截面II‘-II‘强度计算：

（七）支腿的稳定性计算：
计算支腿整体稳定性时，必须先把截面支腿转换成等效截面，按其等效（或最大）的惯性矩来计算单位刚度比ri和支腿的长细比：
门式起重机支腿是受压和受弯构件，故应验算总体稳定性，支腿总体稳定下式来验算：
σ=N/ФA +MX/WX+MY/WY≤[σ]
式中：
MX ，MY-门架平面和支腿平面的计算弯矩（常取距支腿小端0.45h处截面弯矩）
N-支腿承受的轴力。
A, WX, WY-距支腿小端0.45h截面的断面积和截面抗弯模量。
Ф-压杆的作用应力折减系数，根据支腿柔度λ=L0/r=μ1μ2LI/r,由轴压稳定系数表查取；
支腿在们架平面的支承情况可视为上端固定下端铰支，则μ=0.7。
支腿在支腿平面内的支承情况可视为下端固定上端自由，则μ=0.2，r为支腿计算截面的最小惯性半径。
1：门架平面整体稳定性计算：
距支腿045h截面的断面-面积—刚支腿—如下图（3-5）
距支腿045h截面的断面-面积---柔支腿-如下图（3-6）
图3-5

图3-5

刚性—截面性质计算：

柔性—截面性质计算：

图3-6

Ф-压杆许用应力的折减系数。
由支腿柔度λ=μ1μ2LI/r，由轴呀稳定系数查询；

所以：查表6-3取μ1=0.926
查表7-2取μ2=1.19
，查得Ф=1
所以：
N柔=541KN Mx=460KN.m My=40t

μ1和μ2分别为0.911和1.19
，Ф=1

2局部稳定性：
为了防止支腿的腹板和翼缘板发生波浪变形，应对支腿进行局部稳定性校核，否则，有可能导致结构过早损失：
对于箱型截面支腿，其腹板的计算高度与厚度之比和箱型截面两腹板间的翼缘板宽度与其厚度之比应满足下式：
b0/δ1≤50χ√235/δs+0.1χλ
c0/δ2≤50χ√235/δs+0.1χλ
(1)刚性腿：
δ1=8mm b0=1320mm λ=15mm
所以：

因此：要加纵向劲杆，纵向劲通常由钢板或者扁钢制成，纵向加劲应成对布置，其宽度bl>10δ（δ-腹板或翼缘板的厚度，即80mm）同时为增加支腿的抗扭刚度必须设置横向加劲肋：
横向加劲间距通常为（2.5~3）χb0或者c0
所以：纵向加劲的宽度为bl=10×8=80mm
加劲的厚度：δl=3/4×8=6mm
横向加劲的宽度为：bl≥c0/30+40mm
所以，取150mm
横向加劲的间距：取b0=2500mm
横向加劲的厚度：δl≥150/15=10mm,取δl=10mm。

（2）柔性腿：
纵向加劲对称布置：
纵向加劲的宽度：bl>10δ
所以：bl=10×8=80mm，取100mm
加劲的宽度：
横向加肋板：δ1=8mm b0=940mm λ=15
所以需要加肋。

（柔性）

宽度： 取75mm
横向加劲的间距（大隔板间距）：2.5b0=2350mm 取2400mm
横向加劲的厚度：，取δl=6mm
布置纵向加劲应该对称成对布置。

第四章 下横梁的计算
(一)下横梁尺寸的确定

下横梁是支腿架的基础梁，其截面主要由大车车轮安装尺寸决定，有时为了防止车轮打滑在下横梁内浇注水泥压重，或者采用铸铁压重。下横梁承受支腿传来的垂直力和水平力（通过下法兰）以及自重和压重。
G=6+10+12+80+6=114t
取：G=150t 即：P=1500kN
大车车轮选D=700轨道型号QU70 , A6 重级。P许用=240KN
所以： 取：n=8
车轮组宽度：等于 520mm
（下横梁简图）

(二)强度验算

下横梁在支腿法兰座面和跨中截面都产生弯矩，后者较大。在跨中由支腿水平力对下横梁引起的反向力矩将起减载作用：下横梁的跨中弯矩计算：
FRA= FRD=5110KN A= =0.032m2
所以：

(三)端梁稳定性计算：

1整体稳定性：
h/b=1000/600=1.7≤3则不需要验算端梁的整体稳定性，一般均满足。
2局部稳定性：
翼缘板： b/σ0=550/10=55≤60仍满足要求。
腹板： b/σ=1000/20=50<80.
所以：不需要设置任何加劲肋，不需验算腹板稳定性。

第五章 起重机刚度验算

根据行业标准的要求对于门式起重机结构除了验算强度和稳定性外还需验算门架结构的静刚度（位移）和起重机的动刚度：
（一）静刚度和位移
门架结构的静刚度和位移以满载小车位于门架指定位置产生的静挠度水平位移和惯性位移表达式。
1．门架的垂直静刚度，门架垂直静刚度用垂直静挠度表达，对于具有两侧一刚一柔支腿的门架，应按静定门架—简支伸臂梁模型计算。
①小车位于跨中时，按简支梁计算用式：f=(P1+P2)C0/(48EI)≤[f]进行静刚度校核由于这种工况是对称结构对称载荷，其运行阻力也对称，大车运行不易走歪斜，车轮轮缘可能不参与或约束作用很小，横推力课忽略不计。
②小车位于有效悬臂端时，有效悬臂端静挠度建议按一次超静定门架计算简图计算，即：
f=(P1+P2)L1L3 (L1+L（）) /(38EI)≤[f] 进行静刚度计算校核，由于这种工况是对称不对称载荷，其运行阻力也不对称，大车运行容易发生歪斜，车轮轮缘参与约束，产生横推力。
①‘f=(P1+P2)C0/(48EI)≤[f]

P1+P2=220.5KN C0=40m E=2.06

所以：

②’f=(P1+P2)L1L3 (L1+L（）) /(38EI)≤[f]
L1=10m L=40m
(P1+P2)=120KN
I2=1.28×1011 mm4 C3=0.9

所以：
（二）门式起重机的动刚度计算
门式起重机的动刚度以满载小车位于起重机指定位置产生的满载自振频率来表达：
1垂直动刚度：
满载小车位于跨中或悬臂端工作时，应按同一标准来检验起重机的垂直振动频率，计算模型如下图所示：
门式起重机的垂直自振频率（hz）可用下列公式之一来计算：
fv =1/(2∏)χ√{g/[(y0+λ0)(1+β)]}≥[fv]
式中：y0=由起升载荷PQ=(mQ+m0)g对超静定门架或静定门架跨中或悬臂端产生的静位移。
y0中=6mm y0悬=7.73mm
λ0=由起升载荷PQ对起升钢丝绳滑轮组产生的静长度（mm）。
λ0= PQlr /(nrErAr)
lr =为起升钢丝绳滑轮组的实际最大下方长度。课近似的取为：
lr =Hq+Hr-2000=（16+1）-3=14m
Ar=240.01mm2
Er= 所用钢丝绳的纵向弹性模量；一般取1χ105 mp
β-结构质量影响系数β=m1/mqχ(y0/(y0+λ))2
m1-结构在跨中或者悬臂端的换算质量，包括小车净质量但不包括吊具质量。
mq-起升质量。g-重力加速度。9.81kg/s2
[fv]-起重机满载垂直自振频率控制值，取2 HZ.
PQ=(mQ+m0)g=（18000+0.02×18000）×9.81=180111.6N
所以：

所以：跨中 ：
跨端悬臂：
动刚度校核：

（图a）

（图b）
门式起重机垂直自振频率的计算示意图。（图a，b）
第六章 主梁的翘度和拱度
为使小车正常运行，门式起重机的主梁也需在跨间设置拱度，在悬臂设置翘度：
主梁跨中央上拱度可取：L/1000即0.04m
悬臂端的翘度取为：l、350即：0.04m
其它部分按二次抛物线变化，考虑制造误差和可能引起的变化（减小）允许将拱度和翘度值增大40%。

斜拉杆与主梁的夹角θ越小越好，（沿主梁方向轴向力变小）。
θ一般取20ο ~45ο ----拉杆一边铰接一边固定。
取θ=25ο

第七章 连接
（一）、腿与主梁连接处螺栓强度计算

刚性支腿轴向压力N=548KN
刚性支腿平面各力矩Mb=448.46KN，门架平面内刚性支腿承受弯矩Mb'=25.2KN.m

式中：
l1=1690mm lx=845mm
ly=1560mm l1y=780mm

采用螺栓内径d=28mm

合格
（二）、支腿与下横梁连接计算
门式起重机支腿与下横梁连接，同时受压，弯，剪的栓接。
剪切力由精制螺栓平均承受，如水平扭矩由精制螺栓承受，螺栓最大内力的计算如前面所述。
所有螺栓均受拉力，假设法兰板足够刚度，在弯矩M作用下，法兰板绕右边螺栓线x轴旋转，使左边列螺栓受压最大拉力。
距x轴最远的一个螺栓的拉力为：
Pl= 2（M-Ne）y1/ ∑yi2 ≤[Pl]
式中：M ,N -连接所受弯矩和压缩力。
e-压缩力至x轴的距离。
y1=左边列出至x轴的距离。
yi =某个螺栓至x轴的距离。
∑yi2 =各螺栓至x轴的距离平方和。
2-个螺栓预紧力不均匀系数。

1.刚性支腿
①：M取为346KN.m N=511KN
采用M30的螺栓，按其扳手间距布置螺栓分布：
刚支腿下截面尺寸长1000mm 宽700mm
所以：再向其截面外扩张80mm

共采用28个M30的精致螺栓连接。
②：连接计算校核：y1=1130mm=1.13m e=565mm=0.565m

所以：

刚支腿与下横梁连接计算结束，同时，在刚支腿与下横梁法兰连接处的法兰上，每个螺栓连接之间加上小的劲肋-增强其连接可靠性（必须在保证扳手空间距离的前提下）-适当加劲肋。
2.柔性支腿：
①：M=311KN N=511KN

采用M30的高强栓；按其扳手间距布置螺栓的分布，由柔性腿截面尺寸，扩大至各边增加80mm，同采用24个M30高强栓连接。
②：连接计算（校核）。
y1=1.13m e=0.565m

所以：

(三)、主梁与端梁间的连接计算：

双主梁形式的A型门式起重机，两主梁端部之间须有根端梁，而端梁的底面形式以及尺寸与主梁一致。

1.主端梁连接形式：