吊车梁是厂房的重要构件,承受吊车的竖向水平荷载,对保证吊车正常运行和厂房纵向刚度起重要作用。
1.吊车梁的受力特点
(1)吊车荷载是两组移动的集中荷载,一组竖向荷载由吊车轮压产生,一组水平荷载由吊车小车刹车引起的制动力产生。由于吊车荷载属移动荷载,要求出构件截面的最大内力,需采用影响线或作包络图。
(2)吊车荷载是动荷载,对吊车梁有冲击振动作用,从而需考虑动力系数。当计算吊车梁及连接的强度时,吊车竖向荷载应乘以动力系数。对悬挂吊车及工作级别A1~A5的软钩吊车,动力系数可取1.05;对工作级别为A6~A8的软钩吊车、硬钩吊车和其他特种吊车,动力系数可取1.1。吊车水平荷载通常不考虑动力系数。
(3)吊车荷载是重复荷载,当厂房设计使用年限为50年时,重级工作制吊车荷载的重复次数可达(4~6)×106次,中级工作制吊车一般也可达2×106次,在重复荷载作用下,材料强度因疲劳而降低,所以吊车梁除静力计算外,还需进行疲劳强度验算。
2.吊车梁的内力计算
吊车荷载为一组移动荷载,吊车梁可简化成简支梁,要求出吊车梁上最大弯矩、剪力,可通过影响线,将吊车梁的弯矩包络图和剪力包络图画出来。根据结构力学,可得一组集中荷载作用下的内力包络图。如图2.41所示。
图2.41 吊车梁内力包络图
从上述弯矩包络图可知,梁的最大弯矩不产生在跨中截面,要确定弯矩最大处的截面位置,采用如下方法:求出这组集中力的合力,将合力与相邻集中力距离的中点与梁的跨中截面对齐,相邻集中力作用点的截面位置就可能出现最大弯矩,两者取大值就是最大弯矩。
吊车竖向荷载和横向水平荷载对吊车梁横截面的弯曲中心是偏心的,如图2.42所示。静力计算考虑两台吊车,每个吊车轮产生的扭矩:
疲劳强度验算时,只考虑一台吊车,且不考虑吊车横向水平荷载的影响,每个吊车轮产生的扭矩:
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式中 0.7、0.8——扭矩和剪力共同作用时的组合系数;
e1——吊车竖向荷载对吊车梁截面弯曲中心的偏心距,一般取e1=20mm;
e2——吊车横向水平荷载对截面弯曲中心的偏心距,e2=ha+ya;
ha——吊车轨顶到吊车梁顶面距离,可取ha=200mm;
ya——吊车梁截面弯曲中心到梁顶面的距离。
图2.42 吊车梁上的荷载
图2.43 吊车梁的连接构造
3.吊车梁的设计
吊车梁的强度、变形、抗裂计算均采用两台吊车荷载,疲劳强度验算采用一台吊车。吊车梁为弯剪扭构件,需分别计算出钢筋数量而后叠加。疲劳强度验算同梁截面上的应力变化幅度密切相关,ρf=σfmin/σfmax,采用换算截面计算出截面应力。
4.构造要求
混凝土强度等级C30~C50,预应力混凝土不小于C40,钢筋采用HRB335或HRB400,预应力筋采用碳素钢丝、钢绞线或热处理钢筋。梁高跨比1/10~1/4,梁高常用600mm,900mm,1200mm,1500mm,上翼缘宽(1/3~1/2)h,常取400mm、500mm、600mm,厚100~150mm,腹板宽取140mm,160mm,180mm,可采用变截面梁。吊车梁的连接构造如图2.43所示。
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