火力发电厂主厂房吊车梁结构设计.doc

1、火力发电厂主厂房吊车梁结构设计【摘要】随着我国火力发电技术的飞速发展，电厂建设项目的经济性越来越受到重视。作为电厂主厂房安装检修起吊主要受力构件的吊车梁的造价也逐渐受到关注。本文通过对某火力发电厂主厂房采用的 9m 吊车梁设计过程的分析，介绍钢筋混凝土吊车梁设计的一般思路和方法。 【关键词】 吊车梁； 工程条件；结构计算； 裂缝控制； 技术总结 Abstract With the rapid development of Chinas thermal power technology, the economics of power plant construction projects mor

2、e and more attention. As the POWER PLANT installation and maintenance is lifting mainly by the force component of the cost of the crane beam gradually attention. In this paper, the analysis of the main plant of a thermal power plant using the 9m crane beam design process to introduce the general ide

3、as and methods of reinforced concrete crane beam design. Keyword crane beam; engineering conditions; structure calculations; crack control; technical summary 中图分类号:TM62 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 1.引言 该工程为一(2300MW)工程，系火力发电项目，主厂房为新建。 2.工程情况 吊车采用两台河南省新乡市矿山起重机有限公司 QD75/20-28.5m A3型行车。 行车的基本参数： G1,k=5

4、97.6kN G2,k=198.8kN G3,k=750kN Pmax,k=315kN 说明:G1,k 为大车重量，G2,k 为小车重量，G3,k 为额定起吊重量，Pmax,k 为最大轮压标准值 大车轮距：28500mm 小车轮距：4000mm 大车运行速度：7.532m/min 小车运行速度：4.018m/min 工作制度：M3 大车缓冲距离：110mm 小车缓冲距离：40mm 大车钢轨型号：QU100 小车车轮直径：315（重型） 大车车轮直径：400（重型） 3 设计方案的确定 结合 2011 年建筑建材市场原材料价格比较：钢材 7000 元/吨，混凝土 300 元/m3。从结构设计角度

5、比较可知与钢吊车梁相比，钢筋混凝土吊车梁体积大、自重大，对结构主体存在不利影响；但从工程经济性方面比较，在满足结构功能条件的前提下，钢筋混凝土吊车梁更为经济合理。因此该工程在吊车梁设计方案中选择钢筋混凝土结构型式。 4 设计方案思路及计算 4.设计方案思路 明确计算目标和计算步骤： 4.1 计算目标是取得吊车梁的绝对最大弯矩、最大剪力，为吊车梁的配筋提供数据依据。 计算步骤： 4.1.1 利用结构力学影响线知识点确定未知参数。 4.1.2 确定吊车梁的绝对最大弯矩、最大剪力。 4.1.3 根据受力计算结果进行配筋计算。 4.1.4 进行正常使用极限状态验算。 4.1.5 疲劳验算。 4.1.6

6、 得出全部数据作为施工图依据。 4.2 结构计算 4.2.1 吊车梁基本数据计算: 吊车的计算跨度 9000mm,梁上部荷载按 Pmax,k=315kN （说明：将吊车作用在吊车梁上，以确定最大轮压，即中心点最大轮压） （说明：确定中心点轮压，取得各点轮压的影响线值） （说明：确定吊车梁的绝对最大轮压，用以弯矩比较） （按两台车考虑） 4.2.1.1 跨中截面 C 的最大弯矩（Mcmax） ，临界荷载为 315KN Mcmax=315(0.614+1.314+2.25+1.1+0.25) =3157.328=2308.32kN.m 4.2.1.2 绝对最大弯矩 合力为 3155=1575kN

7、R 至临界荷载（315kN）的距离 a 由合力矩定理求得： a= (3152.3+3154-3151.873-3154.173)/1575=0.0508m Mmax= 1575/9(9/2-0.0508/2)2-315(1.873+2.3) =3503.85-1314.5=2189.35kN.m 所以比较可知吊车梁的绝对最大弯矩为 2189.35kN.m（标准值） 4.2.1.3 对应的水平最大水平推力产生弯矩 M 水（吊车梁）= MmaxX T 横向水平,k/ Pmax,k=2189.35X9.5/315 =66.03kN.m 4.2.1.4 由剪力包络图可知： （说明：确定吊车梁最大剪力，

8、用以确定吊车梁箍筋配置） Vmax=Pmax,kyi =315（1+0.744+0.536+0.281+0.092） =3152.653=835.695kN（标准值） 由上可得出吊车梁计算的基本数据：（标准值） Mmax=2189.35kN.m M 水（吊车梁）=66.03 kN.m Vmax=835.695kN 4.2.2 吊车梁配筋计算： 吊车梁自重：（0.70.2+1.450.4）25=18kN/m 轨道自重：0.9kN/m =18+0.9=18.9kN/m 恒载：M=1/8ql2=1/818.992=191.4kN.m V=1/2ql=1/218.99=85.08kN 4.2.2.1

9、承载力极限状态 承载力计算（按两台车考虑） M=1.2191.4+1.41.052189.35 =229.68+3218.34=3448.02kN.m 判断 T 形梁截面类型（参见混凝土结构设计规范7.2.2-1） Mu= =1fcbf hf(h0- hf/2) =1.019.1700200(1650-25-200/2) =4077.85kN.m M=3549.018kN.m 所以为第一种类型（受压区在梁翼缘内部） 选配 13 三级 28（AS=7998.9mm2） （最小配筋率参见混凝土结构设计规范9.5.1） 满足最小配筋条件 4.2.2.2 正常使用极限状态 正常使用极限状态验算（按两台

10、车考虑） 标准组合：M 标=191.4+2189.35=2380.75kN.m 准永久组合： M 准=191.4+0.5X2189.35=1286.075kN.m （最大裂缝宽度限值参见混凝土结构设计规范3.1.3.2，3.3.4，因其不需做疲劳验算，裂缝最大限值取 0.3mm） 利用 PKPM 结构计算软件计算： * 裂缝宽度验算 * 受拉钢筋面积 As (mm2):9229.501 受拉钢筋等效直径 deq(mm): 28.000 构件受力特征系数 cr:2.100 有效受拉钢筋配筋率 te:0.024 标准组合荷载下受拉钢筋的应力 sk:184.458 纵向受拉钢筋应变不均匀系数 :0.

11、743 最大裂缝宽度 Wmax(mm): 0.245 * 刚度挠度计算 * 纵向受拉钢筋配筋率 te: 0.028 考虑荷载长期效应对挠度增大系数 :2.000 受弯构件的短期刚度 Bs(kN.m2 /E12):3157655.000 受弯构件长期刚度 Bl(kN.m2 /E12):2050162.500 受弯构件挠度值 (mm): 9.798 受弯构件相对挠度的倒数 (lo/f):918.542 综上可知梁配筋为 15 三级 28（AS=9229.5 mm2） 满足条件 （在经济配筋率范围） 4.2.2.3 箍筋计算： （参见混凝土结构设计规范7.5） V=1330.53kN 计算得出配置四

12、肢 10 钢筋 4.2.2.4.水平刹车力对应的翼缘配筋 AS=M/0.9fyh0=1.41.0566030000/0.9300(700-25)=533mm2 选配 2 三级 20AS=628.4 mm2 （确定翼缘两侧配筋） 4.2.2.5 疲劳验算 根据(GB50010-2010) 3.1.3 第二条规定：直接承受吊车的构件；但直接承受安装或检修用吊车的构件，根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算 5. 计算方法总结： 吊车梁计算分为：承载力极限状态计算、正常使用极限状态验算、疲劳验算三个方面 因火力发电厂主厂房吊车梁主要起检修起吊的作用，并结合规范，故在此不做疲劳验算 即： 1. 明确吊车

13、的基本数据。 2. 计算吊车梁的配筋所必须的参数。 3. 进行承载力极限状态计算。 4. 进行正常使用极限状态验算。 5. 进行疲劳验算（可根据具体情况参见规范要求） 6. 进行施工图绘制。 特别需要注意在计算吊车梁时吊车计算参数的选取、以及绝对最大轮压、最大剪力的准确性。 6 结论 本次设计在跨度和荷载一定的情况下，计算得出梁高为 1650mm，配筋率为 1.419%，结合当前的市场价格，可以明显看出钢筋混凝土吊车梁的经济性和可行性，充分体现了结构设计安全适用、经济合理特点。值得进一步推广和优化。 参 考 文 献 1 建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 中国建筑工业出版社 2 混凝土结构设计规范(GB50010-2010) 中国建筑工业出版社 3 建筑抗震设计规范(GB50011-2010) 中国建筑工业出版社 4 火力发电厂土建结构设计技术规定(DL5022-93) 电力工业出版社 5 结构力学.高等教育出版社 1996 李廉昆