【文章內容簡介】 荷與移動載荷作用下，主梁按簡支梁計算，如圖所示 31 圖 31 主梁計算模型 主梁距左支座 x 處 ： 2 044 04() ()2 2 2 G j G sqqG G sLx x x xL lFPFF xlMP?? ??? ? ? ? ? ? 載荷小車輪壓的計算值 1P 和 2P 引起的支反力為： 12 ()Cp LxLxLL BR P P ????? 由 移動載荷引起 x 截面的彎矩為： 12 () Cpp LxLxx x xLL BM R P P ???? ? ? 綜合 a， b 由移動載荷和固定載荷共同引起距左支座距離 x 處截面的彎矩為： 金屬結構課程設計說明書 10 0441221204[] 2() 2q G j G sCGpqGsLL xLLLlF P PBM P PFPP xl P??????? ? ??? ? ?? （ 51） 將公式（ 51）對 x 求一次導數(shù)并使之為 0，即 0Gpd dxM ? ? 可得 0441212[]22( )2q Gj GsCqLLLLxLlF P PBPPFPP???? ??? ??? 將所得 x 值代入公式（ 51）后，求 的主梁的最大彎矩為： 0 2x 4412m a x 10412[] 2()4 ( )2q Gj GsCGpGj GsqLLLLLlF P PBPPllM P PFPP?????? ??? ? ???? =1039267N? m 即 xM =1039267N? m 當小車一個車輪輪壓 1P 作用在左支座處時，主梁跨端截面上有最大剪力，最大剪力為： x012 4 ()2 qCR G j G sL LL LLF lBF P P P P? ??? ? ? ? ? =159838N 滿載小車在跨中時，跨中下翼緣板下側的剪切力為： 41 ( 1 )22p bP SF ???? =24962N 水平載荷 作用在主梁跨中的最大水平彎矩為： 39。 39。 1m a x m a x0 . 8pG gaMM ?? 式中 1a 大車起制動時的平均加速度，為 2/ms； 金屬結構課程設計說明書 11 g重力加速 度，為 2/ms； 39。 39。maxpGM ? 主梁在垂直載荷作用下的最大彎矩，但不計算沖擊系數(shù) 4? 和動力系數(shù)2?；由下式計算得： 39。 39。39。 39。 2x012m a x j0139。39。12[] 24 ( )2q G j GsCpG s GqLLPPLLGPPLFP lPBllM P PF???? ? ?? ? ??? =980000N 因此可得主梁最大水平彎矩為： yM = ???? 00 m a xM 11988N 1）水平慣性載荷： 在水平載荷 HP及 HF 作用下，橋架按剛架計算。 K=3 b=12K= a=12 ? (BK)=1 水平剛架計算模型示圖 32 剛架的計算系數(shù)為 1r =1+ 1223( )abIa b LI? = 跨中水平彎矩 HM = 21112(1 ) (1 )4 2 8 3HHP L F Lrr? ? ? 金屬結構課程設計說明書 12 =97105N*m 跨 中水平剪切力為 PHP ? 12 HP=1350 N 跨中軸力為 HN = 21()1 2 8HHF L P Lababr? ? = ???????? ????? ? 8 . 2 =38136N 跨端水平剪切力為 39。cHF = HHFL eP (1 )12 L??=8839N 2） 偏斜側向力 在偏斜側向力作用下，橋架也按水平剛架分析（如圖 33） 圖 33 側向力作用下剛架的分析 這時，計算系數(shù)為 sr = 121 3LKII? = ① 小車在 跨 中 由前面計算知 側向力為 1 15740SP ? N 超前力為 2P? = 1 2761SPBL ? N 端梁中點的軸力為 金屬結構課程設計說明書 13 dN =122P?= 端梁中點的水平剪切力為 2dP = 1SP （sKra?21 ） =15740?（ 12 ? ） =3841N 主梁跨端的水平彎矩為 csM = 1SP a+ 2dP b=15740? 1+3841? = 主梁跨端的水平剪切力為 csF = 2P? dN= 122P?=1380N 主梁跨端總的水平剪切力為 cHF = 39。cH csFF? =8539+=9920N 小車在跨端時，主梁跨中水平彎矩與慣性載荷的水平彎矩組合值較小，不需計算 。 強度 需要計算主梁跨中截面（如圖所示）危險點 4 的強度 1 點存在最大的 自由彎曲正應力， 2 點存在最大的約束彎曲正應力， 3 點存在最大切應力， 4 點存在最大的局部彎曲壓應力 主梁靜強度校核 1）翼緣板邊緣“ 1” 點 應力 金屬結構課程設計說明書 14 33m a x m a x m a x1 1 0 1 0yyx 1 0 3 9 2 6 7 1 0 8 6 0 9 7 1 0 5 1 0 4 2 5= = +1 . 8 9 1 0 0 . 6 7 1 0GP HXMMII? ? ? ? ? ?? ?? =54MPa[? ] = 235 =175 a PM 式中 n=，為安全系數(shù)，從 [1]表 411 查取； 2）主腹板上邊緣點 “ 2” 的應力： 考慮水平載荷以及走臺偏心載荷引起的約束扭轉 應力和梁的約束彎曲應力，一并采用簡化系數(shù)法計算 (金屬結構習題集 71 頁 ) 33m a x2 1 0 1 0yy x 1 0 3 9 2 6 7 1 0 8 5 5 9 7 1 0 5 1 0 4 0 4= 1 . 1 5 = +1 . 8 9 1 0 0 . 6 7 1 0GP HXM MII? ? ? ? ? ?? ??（ ） （ ） = 2356 0 . 7 9 a [ ] = = 1 7 5 a1 . 3 4 PM?PM 3） 跨度 點 “ 3“ 的應力為 3 1 . 5 1 . 5 1 5 9 8 3 8 [ ]8 . 8 1 5 [ ] 1 0 02 2 8 1 7 0 0 3RF M P a M P a P M ah ???? ?? ? ? ? ? ??? 4） 軌道處點“ 4“ 的應力： 翼緣板的實際載荷如圖 (34）所示：根據(jù)軌道與翼緣板在力作用點處位移相等的變形協(xié)調條件，得接觸支撐力： 12330961 FgPFK b Ia ??? 式中 a=1000mm，為主梁小隔板間距； b=800mm，為主梁腹板間距； 0? =10mm。為主梁翼緣板厚度。 F? =，為計算系數(shù)，從 [1]中表 75 查取。 gI =2220210 4mm 圖 34 翼緣板實際載荷圖 金屬結構課程設計說明書 15 因此 F= 2334236596 5 8 00 222 000 01 100 0 10? ? ?? ? =11639N 小車軌道的高度 gh =91mm，軌道底寬 1b =76mm。 取翼緣板壓力區(qū)長 1a =2 50gh? =291+50=232mm。 d= 2211ab? = 22232 76 244??mm。 則 k= 11/ab=232/76= ； d/b=244/800= 查 [1]表 76 得： aK =； bK =； 則翼緣板上表面的局部彎曲應力： 縱向 20aaFK? ???= 10???=103Pa； 橫向 20bbFK? ???= 10???=138Pa； 箱形梁翼緣板上表面還受整體彎曲應力： 0? =48MPa； 翼緣板受雙向彎曲作用，應驗算復合應力： ? = ? ? 20 2 0()bbaa??? ? ? ????? = 22( 4 7 .5 1 0 3 ) 1 3 8 1 3 8 ( 4 7 .5 1 3 8 )? ? ? ? =170MPa＜ []n? =175MPa 軌道與翼緣板之間的接觸壓應力不大，一般不需演算。 橫隔板是軌道的支承，當小車輪位于橫隔板頂上時，隔板受最大輪壓，軌道的接頭應盡量位于橫隔板處 。 主梁疲勞強度 金屬結構課程設計說明書 16 橋架工作級別為 A5,應按載荷組合 Ⅰ 計算主梁跨中的最大彎矩截面的疲勞強度，由于水平慣性載荷產生 的應力很小，為了計算簡明而忽略慣性力，求截面的最大彎矩和最小彎矩，滿載小車位于跨中則 maxM =xM=1040000 m?? 空載小車位于右側跨端時（如圖 35） 圖 35 主梁跨中最小彎矩的計算 1 2 j q2q2 j jy =0 F 2 + 20 L 1 0 ( 0 ) ( ) ( )2R R G G SA R G G S G X CF P P P L FFLM F L P L P P L L P L B C P L C? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 解得： 1 FR =56513N 2RF =81204N 彎矩分析知中點處彎矩最小，計算得 minM =163200 mN? 驗算主腹板受拉翼緣板焊縫 5 的疲勞強度 max? = 2xxMhI = 71 0 3 9 2 6 7 1 7 0 0 102 1 8 9? ??? =46MPa min? = min2xMhI = 71631 79 1700 102 1 89? ??? =7MPa 金屬結構課程設計說明書 17 圖 36 主梁截面疲勞強度驗算點 應力循環(huán)特性 ? = minmax?? = =＞ 0 根據(jù)工作級別 A5，應力集中等級 1K 及材料 Q235， 查得 119][ 1 ??? MP， b? =380M Pa 焊縫拉伸疲勞需用應力為 []rl? = 11 7[ ][]1 (1 ) 5br??????? 7 1191191 (1 ) 5 380??? ? ??=208MPa max?=46M Pa＜ rl （合格） 驗算橫隔板下端焊縫與主腹板連接 6 處的驗算： max?= 39。xxMyI = 71 0 3 9 2 6 7 (8 5 0 5 ) 9?? ?=46MPa min?= 39。minMxyI = 71 6 3 1 7 9 8 5 0 5 9? ?（ ）=7M Pa 金屬結構課程設計說明書 18 ?= minmax??= 746=〉 0 顯然，相同工況下的應力循環(huán)特性是一致的 。 根據(jù) A5 及 Q235，橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接，板底與受拉翼緣間隙為 5 mm，應力集中等級為 K3，查得 1[]?? =71MPa b? =380 M Pa 拉伸疲勞需用應力為 []rl? = 11 7[ ][]1 (1 ) 5br???????=132MPa max?=46M Pa＜ rl （合格） 由于切應力很小，忽略不計 主梁穩(wěn)定性 整體穩(wěn)定性 主梁高寬比 hb=1700/800=＜