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1、中铁*局广珠城际轨道交通工程TLJ450架桥机简要计算书及图纸修改说明*年*月*日本计算书包括两部分内容，第一部分为TLJ450架桥机的简要结构计算，首先分析工况，用ANSYS建立有限元模型(采用BEAM4单元)，计算弯矩、轴力产生的合成应力与变形，对危险截面，提取内力，计算复合应力，第二部分对目前图纸及计算书中存在的问题做出说明。1强度与变形计算TLJ450架桥机的结构计算模型见图1，ANSYS建立的有限元模型见图2，建立有限元模型时，主梁的截面惯性矩计算考虑钢轨及纵向加劲肋，严格按图中尺寸精确计算，主梁各段截面几何性质见附录1，其余构件的惯性矩计算忽略纵向加劲肋。1.1主梁前跨跨中强度计算
2、与变形计算计算工况说明：前行车吊梁行走至前跨跨中位置，吊点位置横向偏移300mm，行车净重45t，所吊梁净重为225t。静刚度计算时不考虑动载效应，不考虑金属结构自重，不考虑风载。强度计算时考虑动载效应(45+225)*1.1=297t)，金属结构自重放大1.1倍，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m，忽略支腿所受风载。主梁前跨跨中应力为111.8Mpa，应力云图见附录2图1，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，由该应力与考虑约束弯曲、约束扭转产生的应力及与剪应力、局部挤压应力等次应力的复合应力不再计算，复合应力一定满足强度要求。主梁前跨跨中垂向位移为29.6mm，静刚度为
3、L/1158，位移云图见附录图2。1.2前支腿强度计算计算工况说明：前、后行车共同吊梁行走至前跨准备落梁，此时两行车距离30.5m，中间位置比前跨跨中位置前移200mm，对应墩跨中心，前后吊点位置横向偏移300mm，同时前支腿支点位置按曲线架梁计算，偏移600mm。每个行车净重45t，前后吊点吊梁净重各为225t。考虑动载效应单吊点载荷为(45+225)*1.1=297t，金属结构自重放大1.1倍，忽略支腿所受风载，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m。前支腿立柱最大压应力为139Mpa，应力云图见附录2图3，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，由该应力与考虑约束弯曲、约束
4、扭转产生的应力及与剪应力等次应力的复合应力不再计算，立柱的稳定性(长细比不大)不再计算，最终结果一定满足强度要求。前支腿下横梁最大应力为133.9Mpa，该梁承受剪力(有限元计算为2031.9kN)较大，应计算复合应力，下横梁截面修改后尺寸见图3。惯性矩：I=4196053333mm4腹板角点静面矩：腹板中心静面矩：剪力产生的腹板角点剪应力：剪力产生的腹板中心剪应力： 前支腿下部简化为铰接，极限状态时一侧腹板接触垫梁，另一侧腹板脱离接触，这时下横梁承受扭矩，有限元计算立柱轴力为2023.9kN，产生的扭矩为2023.9*1000*(700/2-60-20/2)=566692000Nmm图1 T
5、LJ450架桥机结构计算简图图2 TLJ450架桥机有限元梁单元模型扭矩在腹板产生的剪应力为：腹板角点合成剪应力：腹板中心剪应力：。这里假设为极限状态，实际情况并非出现，或很少出现，而且考虑了风载荷，实际上有风载时，安全系数取1.33, 此时，强度条件仍然满足。腹板角点复合应力：图3 前支腿下横梁修改后截面尺寸1.3中支腿强度与变形计算计算工况说明：强度计算时，前行车吊梁，后行车起吊完毕，此时，后行车位于后跨中前行15.25m位置，前后行车距离30.5m，前后吊点位置横向偏移300mm，同时前支腿支点位置按曲线架梁计算，偏移600mm，每个行车净重45t，前后吊点吊梁净重各为225t，考虑动载
6、效应每个行车吊点载荷为(45+225)*1.1=297t，金属结构自重放大1.1倍，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m，忽略支腿所受风载。变形计算时，后行车位于中支腿，前后行车距离30.5m，前后吊点位置无横向偏移，前支腿支点位置无横向偏移，不考虑金属结构自重，不考虑动载效应，鉴于风载改善中支腿处主梁横向位移，忽略风载。中支腿最大应力为197.9Mpa，计算截面位于中支腿下横梁支点处位置，应力云图见附录2图4，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，该梁承受剪力(有限元计算为2713.1kN)，应计算复合应力，该截面尺寸见图4。惯性矩：I=24996736000 (mm4)腹
7、板角点静面矩：腹板中心静面矩：腹板角点剪应力：腹板中心剪应力：腹板角点复合应力：中支腿处主梁横向位移：两主梁向外位移为7.06mm，位移云图见附录2图5。图4 中支腿下横梁截面1.4过孔时前跨强度与变形计算计算工况说明：前支腿悬空，主梁前跨成为悬臂梁，前、后行车后退至后跨。计算强度时，金属结构自重放大1.1倍，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m，忽略支腿所受风载。计算变形时，金属结构取净重，无风载。前跨主梁强度计算为179Mpa，计算截面位于主梁中支腿位置，应力云图见附录2图6，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，还要考虑约束扭转、约束弯曲，并进行复合应力计算如下。考虑约
8、束扭转、约束弯曲正应力放大1.06倍，正应力为：179*1.06=189.7MPa该处截面见图5，详细尺寸见原图纸。惯性矩：I=140959766129mm4 形心距下轨面高度：Z=1483 腹板下方静面矩： 承受剪力：687.9kN(有限元计算所得)腹板角点剪应力：腹板角点复合应力：前跨主梁前支腿处的垂向位移为373.1mm，变形云图见附录2图7，静刚度为L/91.9。图5 过孔时主梁计算截面(尺寸见原图)1.5主梁C、D段拼接计算鉴于过孔时，主梁中支腿处的应力值较大，应对附近的拼接进行计算。该截面承受剪力643.2kN，承受弯矩14056kN.m(提取有限元计算内力所得)。1.5.1翼缘板
9、拼接计算翼缘板承受拉力F=14056/2.8=5020kN，30个M24螺栓，单拴承载167.3kN，螺栓性能等级10级螺栓承剪力验算：翼缘板承压验算，翼缘板16,补强板厚10：翼缘板削弱部分应力计算，削弱后面积加补强板增加面积： (1200-10*24)*16+10*(920-10*24)=22160mm2，翼缘板应力：拼接板验算，拼接板厚16，宽9201.5.1腹板拼接计算每测腹板承受剪力643.2/2=321.6kN，螺栓数量58个，腹板厚10，补强板厚6，拼接板厚度8，腹板承受剪力远小于翼缘板受力5020kN，翼缘板满足强度要求，腹板拼接无须验算2原计算书与图纸的存在的问题及说明2.1
10、主梁的惯性矩(见说明书P26) 原计算书中，计算主梁的惯性矩时，忽略了轨道和纵肋，强度计算结果偏于安全，但计算刚度时不应忽略轨道和纵肋，当危险截面为非拼接处时，强度计算不应忽略轨道和纵肋2.2板件承压许用应力(见计算书P19)原文为“板件承压”中的9.0应为3.452.3局部稳定性计算计算书中未对板的局部稳定性进行计算，如不进行局部稳定性计算，横肋和纵肋必须按构造要求进行布置，腹板高厚比，按规定必须布置三道纵肋，而且，过孔时主梁C、D段压应力较大(上文1.4节)，为了防止局部失稳，要在主梁腹板受压区布置两道纵肋，纵肋位置见图5。另外中支腿位置主梁的两个大隔板靠近下翼缘处的高度延伸至第一道纵肋，
11、即：高度为400，同时在两大隔板之间布置3道短的横隔板，横隔板高度为400，另外在支腿两侧主梁大横隔板之间分别等间隔布置两道短的横隔板，横隔板高度也为400。2.4台车力均衡机构单轨台车上方的球铰，除了均衡轮压和保证曲线架梁时能转动外，还有一个自由度，使得整车可以侧向歪斜，最终使大螺杆与孔壁接触，受力情况相当恶劣，该自由度应该约束。2.5主梁框架后横联TLJ450-01-00-000主梁框架总成图中E-E剖示图，水平段截面高度1200mm，斜段横截面高度小于1200mm，截面惯性矩相差1.6倍，不符合等强度原则，而且外观不美。应为如下结构：2.6主梁框架后横联与主梁的连接TLJ450-01-0
12、0-000主梁框架总成图中E-E剖示图，主梁内与后横联腹板对应着应有不挖洞隔板(原图的横隔板不合理)，与后横联下翼缘板对应处应有不挖洞隔板(原图没有)，这样等于把横梁延长到主梁外侧腹板处，与梁单元计算模型一致。2.7计算载荷吊梁行车总成自重44876kg，在计算书P25的图中，移动载荷不是265t。用于强度计算的载荷为：1.1*(225+44.9)=296.9t用于静刚度计算为：225+44.9=269.9t2.8滑轮组计算书P32写道“滑轮组倍率m=13”，TLJ450-05-00-000吊梁行车总成图中表示的为12。滑轮组的效率计算有误，钢丝绳最大静拉力计算有误，钢丝绳安全系数小(应大于6
13、)。正确结果应为：效率最大静拉力安全系数2.9卷扬机P32中，钢丝绳的额定拉力10kN，是否错误？南通力威卷扬机厂的样本中，起重量是否是100kN或10t，请仔细检查，计算书中的最大静拉力为10.66t，不合适，如必须选这样的卷扬机，则必须增加滑轮组倍率。2.10前支腿存在的问题2.10.1前支腿与主梁的连接在上部为了限制前支腿沿主梁轴向移动而设置的小立柱应重新考虑，它不应与主梁螺栓连接，要确保前支腿与主梁的自由转动，才能保证前支腿为轴心受压的二力构件。2.10.1前支腿下横梁结构下横梁结构为变截面梁，结构不合理，变截面处产生应力集中，容易出现裂纹。建议改为等截面梁，梁高变为700，翼缘板、腹
14、板厚度皆为20(见前面图3)，相应前支腿立柱高度调整。另外下横梁的悬出长度与垫梁的悬出长度可以适当减小。2.11动滑车吊杆问题图TLJ450-05-02-000动滑车总成中，吊杆上部有球铰，下部也应有类似结构，以免吊杆承受附加弯矩。附录1 主梁各段截面几何性质主梁A段Iz=143767266665mm4 Zmax=1574mm 主梁A段Iy=27510701881mm4 Ymax=600mm主梁A段面积s=124582mm2主梁A段Ix=114359775696mm4主梁BC段面积s=131662mm2主梁BC段Iz= 163888206425mm4 Zmax=1493mm 主梁BC段Iy=
15、28340992881mm4 Ymax=600mm主梁BC段Ix= 129912750186mm4主梁D段右侧同BC段主梁D段左侧面积s=120662mm2主梁D段左侧Iz= 140959766129mm4 Zmax=1483mm 主梁D段左侧Iy=25240001214mm4 Ymax=600mm主梁D段左侧Ix=129912750186mm4主梁E段同D段左侧主梁FG段面积s=113582mm2主梁FG段Iz= 128208906994mm4 Zmax=1450mm主梁FG段Iy= =24409710214mm4 Zmax=600mm主梁FG段Ix=114359775696mm4附录2 有限元计算云图图1主梁前跨跨中强度计算应力云图图2主梁前跨垮中位移云图图3 前支腿强度计算应力云图图4 中支腿强度计算应力云图图5 中支腿变形云图
