计算书(含托臂).doc

XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 12 页页 第第 1 页页一．计算目的：针对长江三峡二期工程招标文件中第七部分《技术规范》7.8.2.11 对梯级式电缆桥架机械负载的要求，为满足贵工程的需要，提供安全经济的产品，现根据现行的桥架专业标准 CECS31：91《钢制电缆桥架工程设计规范》对桥架及支架的强度作分析计算二．计算方法1．梯架的强度计算1. 1 可将它简化为受均布载荷的简支梁，如附图 2.1（a）所示其弯矩如附图 2.1（b）所示，最大弯矩在梁中央，其表达式为：Mmax=M1max+M2max (式 2.1)其中 M1max为均布荷载产生的最大弯矩M1max=qL2/8 (式 2.2)Mmax图 2.1 桥架荷载和弯矩图M2max为安装检修时，可能存在的集中荷载产生的最大弯矩M2max=pL/4 (式 2.3)式中 q——作用在梯架上额定均布荷载；L——梯架的跨距； 资料来源编 制校 对 标准化 提出部门审 定 标记处数更改文件号签字日期批 准XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 1212 页页 第第 2 2 页页P——作用在梯架上集中荷载，按招标要求取 P≤90kg1.2 托盘、梯架结构的最大弯曲正应力σmax =K0*Mmax*Ymax/Ix (式 2.4)式中 K0——薄壁结构引起的综合修正系数,CECS31:91 中取 1.5，根据我集团多年的试验证明该值取等于或大于 1.1 就能满足强度要求，在此计算时取 1.1。

YMAX———梯架横截面形心 O 到最远点垂直距离，如附图 2.2 所示；IX———— 梯架横截面对 X 轴惯性距1.3 满足托盘、梯架强度要求的条件是：σMAX＜[σ] (式 2.5)式中 [σ]——梯架材料许用应力，即为屈服极限 σS除以安全系数1.5 的值,对 ST12 板材取 190*106Pa.图 2.2 桥架截面图2．梯架最大挠度的计算：梯架安装承受荷载，其挠度值可按简支梁计算，跨距中最大挠度为：fmax=K*5qL4/384E*IX (式 2.6)式中 E——材料的弹性模量，ST12 板材取 E=210GPa；K——修正系数， 《CECS31：91》取 1.5，根据我厂多年试验结果一般取大于或等于 1.1 就能满足挠度要求，这里取 1.13．梯式桥架稳定性计算在侧边上翼宽度远远小于跨距值 C≤L 的情况下，托盘、梯架稳定性临界均布载荷值的近似公式：标记处数更改文件号签字日期XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 1212 页页 第第 3 3 页页 qcr=1.36KP*π2*E*I0*δ2/L2*e1*C2 (式 2.7)式中 δ——侧边的壁厚； I0——单个侧边截面对形心轴的惯性距；e1——侧边形心到翻边中面的距e1=｛［h+δ（c-δ） ］/［2（h+c-δ） ］ ｝-0.5δ (式 2.8)如附图 2.3 所示(附图 2.3) 梯架侧边形心到翻边中面的距离e1=（h0+δ）/2 (式 2.9)式中 c——侧边的上翼宽度；Ｋ0——弹性模量，支撑条件和初曲率等影响因素引起的修正系数，根据试验，其值取 0.25稳定性均布荷载为：［qa］=qcr/np (式 2.11)式中 np——稳定性安全系数，一般取 2.0 4．梯架的横档强度计算：将横档视为简支梁，在中间 B/2 长度上作用均布荷载，如附图 2.4(a)所示，最大弯矩在跨矩中央，其值为:Mmax=3q*S*B/16 (式 2.12)式中：B——横档长度；标记处数更改文件号签字日期XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 1212 页页 第第 4 4 页页S——相邻横档之间距；q——作用在梯架上额定均布荷载。

横档的最大弯曲应力应满足σmax=Mmax*Ymax/Ix≤［σ］ （式2.13） 式中： Ix——横档截面对 X 轴的惯性距Ymax——截面形心 O 到最远点垂直距离，如附图 2.5 所示图 2.4 横档荷载及弯矩图 图 2.5 横档截面图5．TB-03 托臂强度计算：在 TB-03 托臂看成一端固支一端自由的悬臂梁，承受由梯架传来的荷载Pt，如附图 5.1 所示，其弯矩如附图 5.2 所示，最大弯矩 Mmax在根部，其值为：Mmax=Pt(B/2+e) (式 5.1)式中 e——梯架里侧到托臂根部的距离；Pt——梯架作用托臂上的总支承力；按两跨超静定梁时中间托臂所承受的支承力为最大，如附图 5.3 所示：其值为：Pt=L*(K0*q+G) (式 5.2) 式中：q——作用在梯架上的额定均布荷载；L——梯架的承受跨距K0——安全系数取 1.7G——梯架等附件自重 kg/m其最大弯曲应力应满足：标记处数更改文件号签字日期XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 1212 页页 第第 5 5 页页σmax=Mmax*Ymax/Ix≤［σ］ (式 5.3)式中： Ix——托臂根部截面对 X 轴的惯性距Ymax——托臂根部截面形心 O 到最远点垂直距离，如附图 5.4 所示5．TB-03 托臂最大挠度的计算：TB-03 托臂安装时承受荷载，其挠度值可按简支梁计算，跨距中最大挠度为：fmax=Pta2(3L-a)/6E*IX (式 5.4)式中 E——材料的弹性模量，Q235 板材取 E=210GPa；a、L1——详见图 4.6。

图 5.1 TB-03 托臂安装图 图 5.2 托臂荷载及弯矩图图 5.3 梯架作用于托臂的总支撑力 图 5`.4 托臂根部截面图三．计算部分(一)输入条件： 邦板采用 ST12 板材 δ=2.0 制作， ［σ］=190*106Pa标记处数更改文件号签字日期XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 1212 页页 第第 6 6 页页额定均布荷载 q=1500N/m附加集中荷载 900N设计支撑跨距 L=1500mm帮边及横档截面尺寸见图 3.1图 3.1 邦板及横档截面尺寸(二)计算过程：在计算中按宽度最大的桥架 W=800 校验其强度、挠度和稳定性1．强度校核（1）求形心坐标（如图 3.2）简化后所示A1=15.5*2=31mm2y1=60-15.5/2=52.25mmA2=(17-2*2)*2=26mm2Y2=60-2/2=59mmA3=60*2=120mm2Y3=60/2=30mmA4=(22-2)*2=40mm2图 3.2 邦板截面图 Y4=2/2=1mm截面的形心座标：ymax=(31*52.25+26*59+120*30+40*1)/(31+26+120+40)=31.31mm标记处数更改文件号签字日期XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 12 页页 第第 7 页页(2)求惯性矩单侧边惯性矩IX1=2*15.53/12+31*(52.25-31.31)2+13*23/12+26*(59-31.31)2+2*603/12+120*(30-31.31)2+20*23/12+1*(31.31-1)2=7.24*104mm4双侧边惯性矩IX=2IX1=2*7.24*104=1.45*105mm (3)求最大弯矩桥架每米自重 q1=10.06kg/m桥架每米额定均布载荷 q2=1500N/m桥架集中载荷 P=90kgf则 q1+q2=10.06+1500/9.8=163.12kg/mM1max=qL2/8=163.12*9.8*1.52/8=449.6(N.m)M2max=pL/4=900*1.5/4=337.5(N.m)Mmax= M1max+M2max =449.6+337.5=787.1(N.m)(4)强度核算考虑集中荷载和均布荷载时有梯架结构的最大弯曲正应力（式 2.4）σmax =K0*Mmax*Ymax/Ix=1.1*787.1*31.31*10-3/1.45*10-7=186.96*106(Pa) ＜［σ］=190*106Pa2、桥架最大挠度计算经查 ST12 板材的弹性模量 E=210Gpa，按简支梁计算，跨中的 1500N/m 均布荷载产生的挠度为(式 2.6)fmax=K0*5qL4/384E*IX=1.1*5*163.12*9.8*1.54/(384*210*109*1.45*10-7)=3.81*10-3m=3.81mm＜L/200=7.5mm标记处数更改文件号签字日期XQJ-TXQJ-T 梯式电缆桥架梯式电缆桥架 XQJ-T-JSXQJ-T-JS计计 算算 书书 共共 1212 页页 第第 8 8 页页故桥架邦板的强度和挠度均满足要求。

三)、桥架稳定性临界均布荷载的计算对邦板采用 δ2.0 冷板制作时，有公式(2.7)h0=h-2δ=60-2.0*2=56mm桥架侧边形心到翻边中面距离：e1=(h0+δ)/2=(56+2)/2=29mm以宽度尺寸最小规格 300mm 计算Io=h*δ3/12+h*δ*d2=60*23/12+60*2*1502=2.7*106mm4=2.7*10-6m4已知侧边上翼宽度 C=17mm,所以稳定性临界均布荷载(式 2.8)qcr=1.36Kp*π2*E*I0*δ2/L2*e1*C2=1.36*0.25*π2*210*109*2.7*10-6*0.0022/1.52*0.029*0.0172=605390N/m［qa］= qcr/np=605390/2=302695kg/m(稳定性安全系数 np取 2)q=1500 N。