桁架式龙门吊结构设计与分析一、引言龙门吊机是桥梁施工中的常用设备，龙门吊结构除了标准形式外，通常还有用贝雷片、万能杆件、军用梁及各种型钢组拼而成龙门吊的结构设计，可以综合反映施工工艺设计的水平和能力，也是理论应用与实践的具体技术工作这里主要介绍40m跨度桁架式龙门吊的设计计算及分析二、概述某项目有预制梁共192片，其中30m箱梁84片、35m箱梁96片、23.5m小箱梁12片;预制梁场设置1台净跨40m的5T小龙门吊，主要负责起吊混凝土、安装模板等5T小龙门吊自行加工制作，主桁采用型钢组拼成倒三角形式，主桁上弦杆采用2[10双拼，腹杆采用5#角钢连接，局部根据结构受力要求，采用2根5#角钢加固，下弦兼做电机走行轨道，采用工25型钢，支腿采用2[22槽钢连接桁架加工时，根据《钢结构设计规范》设置12cm向上的预拱度三、结构设计及分析5T小龙门吊采用型钢组拼成三角桁架结构，其结构示图如下：、荷载计算：1、均布荷载1.自重：弦杆：2[10:20kg/m46m2=184kg腹杆：/5：3.77kg/m1.2m47=212kg3.77kg1.75m46=303kg2=606kg3.77kg1.56m46=701kg走道梁：125:46m38.08kg/^1752kgG=4680kg=47kN:50kN50KNq1.08kN/m46m2、集中荷载龙门吊机承受的集中荷载包括天车及卷扬自重和起吊时结构物重量。
天车及卷扬自重为10KN,起吊时结构物重量为50K2故集中荷载P=50+10=60KN考虑施工动荷载的影响，取冲击系数K=1.2，进行结构受力分析二、结构模型计算：1.承重横梁计算：采用韩国有限元程序分析软件Midas对桁架进行结构分析，在移动荷载作用下各杆件受力状况：72kN下弦I25:最大弯矩M=58kNm弦杆2[10:最大压力N=336kN腹杆L5:最大压力N腹=61kN对下弦工25:M58kNM5810310333143MPa::170MPaW401.4cm401.410N对上弦2[10:㈢二二336kN12.742;：I=25.62■A〔12.742=1.4141001.414=70查表：，=0.789336kN0.78912.742cm2=166MPa<170MPa故上弦杆受力符合要求腹杆在受移动荷载作用下，部分斜杆为压杆，部分斜杆为拉杆，斜杆受最大压力:N压=61kN，最大拉力：N拉=61kN斜杆控制受力为压杆，故采用两根.50角¥钢拼成“『』”截面，加固腹杆受压杆件腹杆计算长度=1.75mi1.53查表：=0.536ntN61I03N贝V2=117MPa：170NPa0.536x2x4.8x10故斜杆符合要求。
2、支腿计算：支腿受力最大工况为：当卷扬机吊装5T重物在一支腿处，起重工作时，支腿受力最大受力示意图如下：支腿采用2[22组拼，中间通过缀材连接成桁架形式：72kNq=1.08kN/M3m40m3m侧面如下图:9f72.5KN98N=1.0846/272kN=96.84考虑1.5的安全系数Nmax=145kNsin…86…72.7；9725kN故支腿受最大轴力：N支二一.——75.9kNsin72.7°支腿受力图如右对单侧支腿：受力结构如图所示：37.95KN37.95KN1.6mLJli二2.21cmI二215cmi215则^'97杳表可得：=0.6042.21N37.95kN37.95kN22=17.3MPa::170MPaA0.60436.24cm0.60436.2410mm符合要求3、稳定性验算:龙门吊稳定性验算主要是保证龙门吊工作时在纵向力作用下不致于倾覆其主要是在龙门空载作用下，受风力的倾覆力矩，和龙门空载在轨道上行走时突然刹车产生的惯性力矩在最不利的情况下，M稳/M倾》1.2时，可以保证安全1)、纵向风力产生的倾覆力矩计算：取最大风力值w=50kg/m2，则横梁受风力R为P=501.3460.4=11.96kN支腿桁架受纵向风力：P，P2=508.6(1.60.5)/20.42=0.84kN/2=0.42kNG总5.9m1则：风力所产生的倾覆力矩M倾=P(8.6+0.65)+P汇8.6/2=11.96汉9.25+0.42汉4.3=112kNm2)、惯性力产生的倾覆力矩：惯性力P-v/gt；二为龙门吊机各部分组成重量。
v为龙门吊机的行车速度，取2=8m/60sg=9.8m/st为刹车时间，t=2s贝yP=0.0068-a.天车及横梁引起的惯性矩：M1(1047)0.0068(8.60.65)=3.58kNmb.支腿桁架引起的惯性力矩:M支二2(928.452)4.30.0068=0.3kNm则惯性力产生的力矩为：M惯二M天：:M支二3.88kNm3）、自重引起的稳定力矩：5.9M稳二G自重2G自重二G桁架G天车G支腿G天车=10kNG支腿=9m428.454210=11kNG自重=471011=68kNM稳=G自重5.9/2=685.9/2-200kNm200(1123.88)-1.72（安全）故符合要求。