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浅谈常规岛厂房钢吊车梁设计
中广核工程公司设计院龚涛
摘要
本文通过某核电厂常规岛厂房钢吊车设计实例,简述了核电厂钢吊车梁
的一般没计方法,献影响线在吊车梁没计中的应用进行了採す,敵结了在钢吊(关銀词常岛「房钢车界監响线计过程注意事项
车梁设计过程中要注意的事项及要采取的措施,可供类似工程设计参考。
核电厂常规岛厂房由于工艺设备安装的要
求,均会有较大吨位的吊车。吊车对厂房设计
吊车起理/
Q(t)
跨度「合数工作制/季/
轮距(m)
最大轮压「小车重「吊车总
有着非常大的影响,吊车的安全性在厂房设计
类别
Pmax(t)「g(t)重G(t)
LK(m)
中非常重要。吊车梁作为直接承受动力荷载的
P PP
构件,在设计中因此需要慎之又慎。通过某核
270/50145.52「轻级「软钩
电厂常规岛厂房钢吊车梁的设计,对主厂房吊
15
29
车梁设计中的经验和问题进行了探讨和总结。
.工程概况
表1吊车资料
某核电厂常规岛厂房由于工艺设备布置的
需要,主厂房柱间轴距尺寸多且分布不均匀,
截面特性
在移动荷载作用下,可以求出简支梁上任
有边跨12m和11.2m,中跨9m和11.4m。厂房
2.1.1.吊车梁对X轴的截面特性
指定截面处的最大弯矩。但在梁的所有各截
内有两台270/50t轻级桥式吊车,由于柱距的
A=1149.04cm2(毛截面),y=92.55cm(毛截面最大弯矩中,又有最大的,通常称为简支梁
不均匀,吊车梁的最大弯矩点和最大弯矩以及面),A=113.06cm2(净截面),y。=93.83cm(净的绝对最大弯矩。要确定绝对最大弯矩,需解
吊车梁的最大剪力确定比较困难。下面就该梁截面)
决两个问题:a.绝对最大弯矩发生在哪一个截
的设计过程说明一下吊车梁的·般设计方法及
毛截面惯性矩:I?2-8.944x10°cm;毛截面抵面?b.此截面发生最大弯矩值时的荷载位置
如何利用影响线快速方便的确定吊车梁最大弯抗矩:Wx=Ix/y=9.664X10cm
当梁上作用的都是集中荷载时,弯矩图的
矩和最大剪力的问题。
净截面惯性矩:Ix=8.814X10cm:;净截面顶点总是在集中荷教作用点处,因此绝对最大
2.设计过程
抵抗矩:W=Ia/yo=9.394X10cm2
弯矩必定是在发生在某一集中荷载作用点的截
钢吊车梁系统通常由吊车梁、制动结构、
h-y。)=6.986X10cm
面上。
辅助桁槊及支撑等构槊组成。而吊车梁又以焊
2.1.2.吊车梁上翼缘对Y轴的截面特性
接工字形吊车梁最为常见,其制作简単,受力(净截面)
性好。因此本工程吊车梁的设计采用该种型式,
An=256.02 cm? Iny=1. 43105 cm'
其强度、稳定性和允许挠度均需满足规范规定
净截面抵抗矩:Wny=3.575X10°cm
的要求。吊车梁截面如图1所示
毛截面抵抗矩:Wy=3.627X103cm3
20/2
2.2.吊车资料(见表1)
L/2
2.3.吊车荷载计算
40.3
2.3.1.吊车竖向荷载
P=a Ypmax=779
图2
?
式中a一吊车竖向荷载动力系数,取1.05
如图2所示进行推导:R=P(L-x-a)/L
吊车竖向荷载分项系数,取1.4
MYE Rax - MK
L-x-a)X-m
2.3.2.吊车横向水平荷载
Mk表示Px以左梁上荷载对P作用点的力
T=ay0.04(Q+g)/n=25.799K
矩总和,它是一个与x无关的常数,当M为
式中nー-吊车一侧的轮数
极大时,根据极值条件-字aLx=0得
2.4.内力计算
x=L/2-a/2。这表明,当P与合力とP对称于梁
2.4.1.最大弯矩点(c)的确定及最大弯矩中心点时,P之下載面的弯矩达到最大值
计算
利用上述结论,可以求出各个荷载作用点
计算手册等参考文献均未有8个轮子的最截面的最大弯矩,然后将他们加以比较而得出
大弯矩点位置图及最大弯矩计算公式,但是了绝对最大弯矩。因简支梁绝对最大弯矩总是发
解其计算原理后,可根据影响线比较后列出计生在梁的中心附近,故可设想,使梁中心截面
图1吊车梁断面
算公式轻松求得。
参生最大弯矩的临界荷载,也就是发生绝对最
中国机械 Machine China I7
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63.2N/mm2<170N/
5f20508100
5150
式中一一集中荷载增大系数
lト、
集中荷载在腹板计算高度上边
缘的假定分布长度,按I2=a+5hy+2h
h,一一吊车梁顶偭至腹板计算高度上边
缘的距离
h4-一轨道高度
4T350h
2.5.4.腹板计算高度边缘处的折算应力,
按钢结构设计规范公式4.1.4-1计算能满足
过程略
图3(a)梁中心点(0点)最大弯矩影响线
2.6.稳定性计算
由于吊车梁没有设置制动结构体系,故需
计算梁的整体稳定性
5150
2.6.1.整体稳定性系数〈按钢结构设计规
范附录B.1公式计算)
中=0.984
2.6.2.整体稳定性计算
5700
Mmax At=215N/mm<295 N/mm
tc51815U46125
x
48410 dl
2.6.3.腹板局部稳定性计算
を、97>66,应配置横向加劲肋,并验算腹
定性,加劲肋间距a-15cm,宽度bs-20cm
图3(b)绝対最大弯矩影响线
按钢结构设计规范公式(4.3.3-1)验算能
满足,过程略。
2.6.4.支座加劲肋计算及加劲肋稳定验算
大弯矩的临界荷载。因此计算简支梁绝对最大
按《钢结构设计手册》(第三版)公式3-26
弯矩,可首先确定使梁中心截面发生最大弯矩
11072015211755150?1020
3-27a进行强度计算,按公式8-34进行稳定性
的临界荷載P,然后移动荷载组使P与梁上荷
验算,满足要求,过程略
载的合力∑P对称于梁的中心,再计算此时PK
2.7.挠度计算
作用点截面的弯矩,即得绝对最大弯矩。
y=N. L=5.30m
根揭上述方法计算(以中跨11.4m为例),
10E
2台吊车如图4(a)所示摆放时(计算过程略),
V=5455?=45kN
v几-=4.65x10<1/800
临界荷载P为前吊车最后一个轮子轮压,此时
图4支座A反力影响线
式中M、ー一由全部竖向荷载(标准值,不
梁中心截面弯矩最大,移动荷载组使RPK与梁上
水平向最大弯矩计算
乘以动力系数)产生的弯矩
荷载的合力ΣP对称于梁的中心,计算梁绝对
吊车梁横向水平荷载作用下在水平方向产
E一一钢材的弹性模量
最大弯矩得
生的最大弯矩