一种吊车梁的侧向制动结构及其设计方法与流程

1.本发明涉及工业厂房设备技术领域，特别是涉及一种吊车梁的侧向制动结构及其设计方法。


背景技术：

2.工业厂房的结构形式分为钢结构及钢筋混凝土结构，由于钢筋混凝土结构具有造价低防火性能好的特点，火力发电厂的主厂房等厂房建筑绝大部分框架主体结构采用的是现浇钢筋混凝土结构。火力发电厂的主厂房内一般都设置有较大起重量的检修行车，行车的吊车梁一般采用焊接或热辄h型钢梁，但由于钢筋混凝土与钢材连接困难，目前常规混凝土结构厂房的实腹式钢吊车梁，不设侧向制动结构，但近年来工业厂房尤其是火力发电厂的主厂房随着主机技术的发展，机组容量不断的提高，致使主厂房跨度、柱距、行车吊重、自重都不断增加，使得吊车梁计算使用的轮压、轮数、横向刹车力、跨度都明显增加，对于钢筋混凝土结构厂房中的实腹式钢吊车梁，如仍按以往方式不设置制动结构，仅增加上翼缘的宽度和厚度将变得很不经济，在较大侧向刹车力的情况下，可能存在平面外稳定等问题，并存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供一种吊车梁的侧向制动结构及其设计方法，能提高吊车梁的侧向稳定性，安全系数高，降低造价。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种吊车梁的侧向制动结构，包括l形梁和连接钢板，所述l形梁由钢筋和混凝土制成，所述l形梁包括固定部和悬梁部，所述固定部的上端与所述悬梁部的第一端连接，所述固定部的下端与厂房的主体结构连接，所述悬梁部的第二端预埋有角钢，所述连接钢板的第一端与所述角钢连接，所述连接钢板的第二端与吊车梁连接。
5.作为本发明一种吊车梁的侧向制动结构优选的方案，所述角钢的一侧暴露在所述悬梁部的上表面，所述角钢的另一侧埋设在所述悬梁部的末端。
6.作为本发明一种吊车梁的侧向制动结构优选的方案，所述连接钢板与吊车梁的上翼缘连接。
7.本发明还提供了一种吊车梁的侧向制动结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.s1、预设l形梁的尺寸和混凝土强度等级并采用钢筋和混凝土制成l形梁，并在l形梁的末端预埋角钢；
9.s2、将l形梁的另一端与厂房的主体结构连接，吊车梁的上翼缘通过连接钢板与预埋角钢连接；
10.s3、确定l形梁的尺寸和混凝土强度等级。
11.s4、确定l形梁中钢筋的面积。
12.作为本发明一种吊车梁的侧向制动结构的设计方法优选的方案，步骤s3具体如下：
13.s3.1、设侧向制动的惯性轴为y轴，将l形梁换算成钢截面面积a
eq
，a
eq
＝a
cl
/αe，其中αe为钢与混凝土材料弹性模量之比，a
cl
为l形梁的横截面面积；
14.s3.2、计算得出总截面面积对y2轴的截面惯性矩i
y2
，总截面面积为钢截面面积a
eq
与吊车梁的上翼缘横截面之和；
15.s3.3、当吊车梁上起重机的刹车力向右时，l形梁受压，吊车梁的上翼缘受拉，计算吊车梁的上翼缘外边缘受到的拉应力为σy＝(my
×
a1)/i
y2
，其中，a1为吊车梁的上翼缘外边缘与y轴之间的距离；
16.s3.4、计算吊车梁的上翼缘边缘组合应力σ，σ＝σ
x-σy，σ小于σ
x
故不是控制工况，其中，σ
x
为吊车上的竖向荷载作用在吊车梁的上翼缘外边缘的压应力；
17.s3.5、计算l形梁受到的压应力σc，σc＝(my
×
a2)/i
y2
，若σc大于混凝土的抗压强度fc，若σc小于混凝土的抗压强度fc，则满足强度要求，若σc大于混凝土的抗压强度fc，则增加l形梁的截面或提高混凝土强度等级，再重新计算压应力，直至满足强度要求，从而得出l形梁的尺寸和混凝土强度等级；
18.s3.6、当吊车梁上起重机的刹车力向左时，l形梁受拉，吊车梁的上翼缘受压，计算吊车梁的上翼缘外边缘受到的压应力σy，σy＝(my
×
a1)/i
y2
；
19.s3.7、计算吊车梁上翼缘边缘组合应力σ，σ＝σ
x
σy，其中，σ
x
为吊车上的竖向荷载作用在吊车梁的上翼缘外边缘的压应力，若σ小于钢材的抗压强度f，则满足强度要求，若σ大于钢材的抗压强度f，则增加吊车梁的上翼截面或提高钢材的强度等级，直至满足强度要求，从而得出吊车梁的上翼截面和钢材的强度等级。
20.作为本发明一种吊车梁的侧向制动结构的设计方法优选的方案，步骤s4具体如下：
21.s4、计算l形梁中钢筋的面积as，as＝(a
eq
×
my
×
a2)/i
y2
,其中，a2为换算后的钢截面的重心位置与y轴之间的距离，根据计算结果将钢筋均匀的配置在混凝土框架梁四周。
22.本发明实施例一种吊车梁的侧向制动结构及其设计方法与现有技术相比，其有益效果在于：
23.本发明通过侧向制动结构将混凝土厂房的主体结构与吊车梁连接，并通过l形梁和吊车梁共同受力，组成吊车梁侧向制动体系，能将吊车梁稳固地安装在混凝土厂房的主体结构上，吊车梁的侧向稳定性高，安全系数高，且大大减少了吊车梁的用钢量，造价低，防腐性好，防火性好；此外，通过对侧向制动结构的验算，大大保证了侧向制动结构的强度，使侧向制动结构能满足受力要求；其中，悬梁部与连接钢板形成的通道能作为检修和人行通道，为后期吊车梁运维提供更便利的条件。
附图说明
24.图1是本发明实施例提供的一种吊车梁的侧向制动结构的结构示意图；
25.图2是y轴的位置示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
27.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.如图1所示，本发明提供的一种吊车梁的侧向制动结构的优选实施例，其包括l形梁1和连接钢板2，所述l形梁1由钢筋和混凝土制成，所述l形梁1包括固定部11和悬梁部12，所述固定部11的上端与所述悬梁部12的第一端连接，所述固定部11的下端与厂房的主体结构连接，所述悬梁部12的第二端预埋有角钢3，所述连接钢板2的第一端与所述角钢3连接，所述连接钢板2的第二端与吊车梁a连接。
29.示例性的，为了便于角钢3和连接钢板2连接，所述角钢3的一侧暴露在所述悬梁部12的上表面，所述角钢3的另一侧埋设在所述悬梁部12的末端。
30.示例性的，所述连接钢板2与吊车梁a的上翼缘b连接，使l形梁1和吊车梁a的上翼缘b共同受力，承受荷载大。
31.如图2所示，基于上述一种吊车梁的侧向制动结构，本发明还提供了一种吊车梁的侧向制动结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
32.s1、预设l形梁1的尺寸和混凝土强度等级并采用钢筋和混凝土制成l形梁1，并在l形梁1的末端预埋角钢3；
33.s2、将l形梁1的另一端与厂房的主体结构连接，吊车梁a的上翼缘b通过连接钢板2与预埋角钢3连接；
34.s3、确定l形梁1的尺寸和混凝土强度等级；
35.s3.1、设侧向制动的惯性轴为y轴，还需要说明的是，原来的吊车梁a上起重机的侧向制动的惯性轴为y`轴，将l形梁1换算成钢截面面积a
eq
，a
eq
＝a
cl
/αe，其中αe为钢与混凝土材料弹性模量之比，其中αe为钢与混凝土材料弹性模量之比(αe＝es/ec)，a
cl
为l形梁1的横截面面积；
36.s3.2、计算得出总截面面积对y2轴的截面惯性矩i
y2
，总截面面积为钢截面面积a
eq
与吊车梁a的上翼缘b横截面之和；
37.s3.3、当吊车梁a上起重机的刹车力向右时，l形梁1受压，吊车梁a的上翼缘b受拉，计算吊车梁a的上翼缘b外边缘受到的拉应力为σy＝(my
×
a1)/i
y2
，其中，my为吊车梁a制动时对吊车梁a产生的侧向弯矩，a1为吊车梁a的上翼缘b外边缘与y轴之间的距离；
38.s3.4、计算吊车梁a的上翼缘b边缘组合应力σ，根据《钢结构设计标准》，σ＝σ
x-σy，σ小于σ
x
故不是控制工况，σ能满足强度要求，无需计算该工况下的强度大小，其中，σ
x
为吊车上的竖向荷载作用在吊车梁a的上翼缘b外边缘的压应力；
39.s3.5、计算l形梁1受到的压应力σc，根据《钢结构设计标准》σc＝(my
×
a2)/i
y2
，若σc大于混凝土的抗压强度fc，若σc小于混凝土的抗压强度fc，则满足强度要求，若σc大于混凝
土的抗压强度fc，则增加l形梁1的截面或提高混凝土强度等级，再重新计算压应力，直至满足强度要求，从而得出l形梁1的尺寸和混凝土强度等级；
40.s3.6、当吊车梁a上起重机的刹车力向左时，l形梁1受拉，吊车梁a的上翼缘b受压。计算吊车梁a的上翼缘b外边缘受到的拉σy，σy＝(my
×
a1)/i
y2
；
41.s3.7、计算吊车梁a上翼缘b边缘组合应力σ，σ＝σ
x
σy，其中，σ
x
为吊车上的竖向荷载作用在吊车梁a的上翼缘b外边缘的压应力，若σ小于钢材的抗压强度f，则满足强度要求，若σ大于钢材的抗压强度f，则增加吊车梁a的上翼截面或提高钢材的强度等级，直至满足强度要求，从而得出吊车梁a的上翼截面和钢材的强度等级。
42.s4、确定l形梁1中钢筋的面积；计算l形梁1受拉钢筋的面积as，as＝(a
eq
×
my
×
a2)/i
y2
,其中，a2为换算后的钢截面的重心位置与y轴之间的距离，根据计算结果，由于l形梁1受拉的拉应力混凝土不承担全部由钢筋承担，根据计算结果，将钢筋均匀的配置在混凝土框架梁四周。
43.本发明通过侧向制动结构将混凝土厂房的主体结构与吊车梁a连接，特别适用于混凝土厂房的主体结构与钢吊车梁a的连接，并通过l形梁1和吊车梁a共同受力，组成吊车梁a侧向制动体系，能将吊车梁a稳固地安装在混凝土厂房的主体结构上，吊车梁a的侧向稳定性高，安全系数高，且大大减少了吊车梁a的用钢量，造价低，防腐性好，防火性好；此外，通过对侧向制动结构的验算，大大保证了侧向制动结构的强度，使侧向制动结构能满足受力要求；其中，悬梁部12与连接钢板2形成的通道能作为检修和人行通道，为后期吊车梁a运维提供更便利的条件。
44.在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。