第 3 章 箱形梁式桥架结构设计3.1 箱形梁式桥架结构的构造箱形梁式桥架结构主要是由两根主梁和端梁所组成主梁是由上、 下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构 小车运行的轨道铺设在主梁上盖板的正中间， 因此两根主梁的间距便取决于小车的轨距 桥架的两端梁间的距离决定于桥架的跨度大小安装大车运行机构和小车输电滑触线用的走台为悬臂固定在主梁的外侧 走台的宽度决定于端梁的长度和大车运行机构的平面布置尺寸 桥架端梁的长度主要取决于大车的轮距大小值通常取为：大车轮距 K 和桥架跨度 L 的比代入数据得K(1:1)LK:1:14:5.7(3-1) L7528.5/ 728.5/ 575取K4m3.2 主要尺寸参数的确定3.2.1 箱形主梁的构造和主要尺寸的确定 1 主要尺寸确定 箱形主梁的主要构件是上盖板、 下盖板和两块垂直腹板 通常为了制造方便，腹板中部为矩形面两端做成梯形，同时使下盖板两端向上倾斜（如图 3-1 ） 图 3-1 主梁示意图 这时梯形的高度取为C(1:1)L（3-2 ）510主梁在跨度中部的高度H，根据起重机桥架刚度的要求和制造的经验，一般按照跨度 L 的大小取如下值：当L>23m时，HL20（3-3 ）主梁在端梁连接处的高度H0可取：0.6)HH0(0.4:（3-4 ）所以由设计参数得C(1:1)L0.128.5:0.228.52.85:5.7由于 C 一510般取 2 到 3m。
所以 C取值为 3mHL28.51.425m0.855m2020H0(0.4:0.6)H0.4 1.425:0.61.4250.57:因为起重量和跨度较大，所以选取H00.8m 1也常取同值这些板厚两腹板的厚度一般取相等上、下盖板的厚度的取值与起重量有关，按表（3-1 ）选取图 3-2 箱形主梁的构造简图起重量 Q表 3-1 箱形主梁腹板和盖板厚度推荐值（mm）50 5，8 10（12.5 ）15（16）20 30（32) （t ）腹板厚δ6 6 6， 8 盖板厚度8，10 10，12 12，14 16-22 δ 1 注：表中所列板厚较大值用于跨度较大者根据设计参数得6 盖板厚度112b 不能太小，其为了保证桥架具有足够的水平刚度，主梁两腹板内壁的间距值为：b H 且 b L （3-5 ）3 50同时，根据焊接施工条件需要， 这个距离还必须大于 350mm当 b 值确定后，便可以按下面的关系式定出上、下盖板的宽度 B：B b 2( 10) mm （手工焊）B b 2( 20) mm ( 自动焊 ) （3-6 ）由公式 3-5 可知 b H= 1.425=0.475m 且 b L 28.50.57 m3 3 50 50所以选择 b 的值为 0.6m。
从而 B b 2( 20) 600 2 26 652 mm所以hH21425 2 121401 mm h/1401/ 6233.5700.0120.776h 0H0210.82所以2 加劲板的布置图 3-3 箱形主梁的构造简图为了保持腹板的局部稳定性，当h/70时， 便需要在主梁腹板内布置一些垂直的横向大加劲板（图3-3 中 4）在靠近端梁处两块加劲板的距离a'h1401，取a'1400而跨中为a(1.5:2)h且a2.2m所以 a 的取值为 2.2m为了使小车的轮压更直接的传到腹板上去，并进一步增加腹板的局部稳定性，在大加劲板之间腹板受压缩区域内，增设一些垂直的小加劲板（图 3-3中 5），其高度约为 h/3 两个小加劲板的间距a 1' ' a7002主梁中部小加劲板的距离取为 a 1 1.1 ma ，主梁端部小加劲板的间距加劲板的厚度推荐值由 [4] 查得取为 k 4 mm 当 h / 160 时，必须在离上盖板 （0.2-0.5）h 的方再添设纵向加劲板条或角钢，以增加腹板受压缩区的局部稳定性 在小加劲板的下面采用 45 45 5角钢水平加劲杆（图 3-3 中 6）。
3.2.2 箱形梁式桥架的端梁构造和主要尺寸确定箱形梁式桥架的端梁也采用箱形的实腹板梁式结构端梁的中部截面也是由上、下盖板和两块垂直腹板所组成 由于运输和安装的需要， 通常把端梁制成两个分段 在制造厂施工时， 先把一根主梁和端梁的一个分段焊接在一起形成半个桥架，然后在使用的点安装时再将两个半桥架在端梁接头处用螺栓连接在一起，成为一台完整的桥架端梁的安装接头采用普通螺栓连接端梁的盖板和腹板厚度的选择参考表3-2. 在端梁与主梁连接处，以及端梁的车轮支承处均应适当配置加劲板， 以保证腹板的局部稳定性 为了安装接头的施工需要，应开设直径不小于 150 mm的手孔表 3-2 端梁的构件厚度荐用值 （mm）起重量（ t) 5，8 10（12.5 ） 15（16） 20 30（32） 50 上盖板 8 10 12 16-20 中部下盖板 8 10 12 16-20 头部下盖板 12 16 20 腹板 6，8 8 由表 3-2 得，端梁构件厚度值为上盖板为 12中部下盖板为 12头部下盖板为 16腹板厚为 8端梁的中部高度为 H 0 'H 0 2 1 0.8 2 0.012 0.776 m。
头部高度可取为 0.388mm中部腹板高 h '0.776 2 0.012 0.752 m 头部腹板高为'h 0.776 0.012 0.016 0.748 m 端梁的总长度取为 L 2 5 m查[3]得大车轮两角形轴承箱中心之间的距离A=280所以腹板间距离b 2B 228082882882(820)0.344m 所以端梁的宽度为b2(20)3.2.3 端梁连接设计 1 连接形式 由于端梁采用两段拼接而成，则端梁的安装接头设计在端梁的中部 端梁的接头的上盖板和腹板焊有角钢做的连接法兰，用高强度螺栓连接下盖板的接头用连接板和高强度螺栓连接如下图为接头的安装图 下盖板与连接板的连接采用 用 M16的螺栓2 螺栓连接的强度计算M18的螺栓，而角钢与腹板和上盖板的连接采 上盖板的连接螺栓和腹板连接螺栓受剪力的拉力下盖板的连接螺栓受剪 力1） 假定内力由螺栓平均承受则螺栓的数目为：式中N —作用于螺栓的力n[N]（3-11）Nmin[Nmin]—螺栓的许用承能力在抗剪连接中：[Nmin][Ny]n td2[ ]（3-12）4在抗拉连接中：式中d —螺栓杆的外径[Nmin][Nl]d02[l]（3-13）4d —螺栓螺纹处内径n —每个螺栓的受剪面数目[l]、 [ ] —螺栓的许用拉、剪应力。
按表3-12[1]选用查表得[l] 2 1250 N cm ，[ ]1300N/ 2 cm 下盖板 M18螺栓：[Nmin][Ny]n td2[ ]23.140.018 21300 1046612.84N44上盖板和腹板 M16螺栓：[Nmin][Nl]d02[l]3.14)(0.850.016)2 4 1250 104P m Q Q41814.92NMm Q Q)19746580N由计算得大车运行摩擦力Dc/ 20.3所以所需螺栓数目为：n[N]6580414Nmin181414所以上盖板和腹板连接所需螺栓数目为下盖板所需螺栓数目为：n[N]658043.9Nmin6612.84取值为 43.3 桥架的计算3.3.1 桥架结构的材料 由于车间起重机反复起动、制动，所以主梁承受较大冲击载荷因此它要求 主要构件的材料应具有较高的破坏强度和疲劳强度及一定的塑性， 同时具有较高的冲击韧性普通碳素钢 Q235 是制造起重机金属结构最常用的材料本设计对起重机的工作环境与温度无特殊要求，因此Q235钢完全符合使用要求3.3.2 桥架设计的计算载荷及其组合作用在桥式起重机桥架结构上的载荷有固定载荷、移动载荷、 水平惯性载荷及大车运行歪斜产生的车轮侧向载荷等。
1 固定载荷 固定载荷也就是自重载荷， 它可以分为均布载荷和集中载荷两种 对于箱 形主梁的受载而言，主梁、轨道、走台和拦杆等组成的半个桥架结构自重，是 属于均布载荷 集中载荷作用的自重载荷包括有操纵司机室、及安置在走台上的起重机电气设备等分别驱动的大车运行机构以图 3-3 为我国生产的吊钩桥式起重机系列的半个桥架结构部分的重量Gq/ 2曲线确定半桥架重量的估算值Gq/2后，则主梁由于桥架自重引起的均布（3-7 ）载荷lq 为：G q/ 2qlL式中 L- 桥架的跨度（m） 图 3-3 箱形梁式桥架结构的重量曲线 由图 3-3 估算Gq/285009.883300N所以G q / 2 83300q l 2922.8 N / mL 28.5当大车运行机构采用分别驱动时， 主梁所受的全部均布载荷 'q 就是桥架自重引起的均布载荷 lq ，即'q q l （3-8 ）由公式 3-6 得 q 'q l 2922.8 N / m司机操纵室的重量 G 是固定 的集中载荷，初算时可取为 1-1.5 t ，封闭式取较大值敞开式取较小值重心作用位置到主梁一端的距离大约取 l 0 2.8。
由于司机室选择闭式，所以 G 选取 1.5 t 属于固定集中载荷还。