钢吊车梁系统设计(design of steel cranegirder system)

钢吊车梁系统结构布置及选型的设计。钢吊车梁系统用以承受吊车竖向荷载和水平荷载，设计主要内容包括：钢吊车梁、制动结构、辅助桁架、下部水平支撑、垂直支撑、吊车轨道联结和车挡等部分的设计。

吊车梁系统，要根据吊车资料，包括吊车类型，起重量及工作制，最大轮压、轮距，横行小车重量和吊车总重等进行设计。系统所属构件，一般采用焊接。其相互之间及与柱的连接，则根据具体情况，分别采用焊缝、摩擦型高强度螺栓或螺栓。构件外形尺寸超过运输界限时，要分段制作，宜采用摩擦型高强度螺栓现场拼接。

制动结构其作用为：(1)承受吊车小车刹车等因素产生的横向力、安全走道上的均布恒荷载及活荷载；(2)保证吊车梁的整体稳定性、辅助桁架上弦平面外稳定性或边梁的整体稳定性；(3)增加吊车梁的侧向刚度；(4)用作吊车修理平台或安全走道。

制动结构有制动梁和制动桁架两种形式，可根据吊车工作制和制动结构的宽度选用。

在中柱列，制动梁由制动板、柱两侧吊车梁相关截面所组成；在边柱列，制动梁则由制动板、吊车梁相关截面和辅助桁架上弦有关部分的截面组成。一般采用花纹钢板作制动板，以便作为走道板，采用钢板作制动板时，要采取防滑措施。

在中柱列，制动桁架由带竖杆的人字形腹杆(图2a)、柱侧两吊车梁相关截面组成；在边柱列，制动桁架则由带竖杆的人字形腹杆、吊车梁相关截面、辅助桁架上弦或边梁有关的部分截面组成。腹杆的设置及节间的划分要与吊车梁相关尺寸或辅助桁架的节间划分相协调。

要验算制动梁的变形。按节点铰接、吊车位于最不利位置，求出制动桁架各杆件的内力，全部腹杆均按压杆决定其截面规格，验算其强度及稳定性。当设有安全走道时，尚要计算竖向均布荷载使腹杆产生的弯矩。制动结构若有开孔，还要按有关规定采取加强措施。

图2制动桁架、辅助桁架简图

a-制动桁架平面；b-带竖杆的人字形辅助桁架；c-斜腹杆辅助桁架

1-竖杆；2-人字形腹杆；3-斜腹杆；4-节间长度

辅助桁架支承制动结构、或兼支承屋盖结构及墙架结构；它与制动结构、下部水平支撑及垂直支撑形成空间体系，增加吊车梁的总体抗扭能力；其上弦部分截面作为制动结构的组成部分。辅助桁架的设置取决于吊车工作制和吊车梁的跨度。其外形及节间划分要与吊车梁的外形相适应。腹杆的形式有带竖杆的人字形体系(图2b)和斜腹杆体系(图2c)。

按简支桁架、节点铰接，算出竖向荷载作用下的各杆件内力，并与水平荷载产生的内力组合，验算各杆件的强度及稳定性。杆件的长细比及辅助桁架的变形都要满足规范要求。

下部水平支撑用以增加吊车梁下翼缘(或下弦)平面外的刚度；在边柱列可作为墙架结构水平方向的支撑点。腹杆的布置要与吊车梁、辅助桁架的节间划分相适应，其长细比需满足规范要求。受有水平荷载时，要计算杆件内力，并验算其强度和稳定性，必要时，还要验算其变形。

垂直支撑用以增加吊车梁系统的空间刚度。设置垂直支撑后，直接承受吊车荷载的吊车梁将部分卸荷，该部分荷载将通过垂直支撑传至辅助桁架或相邻的吊车梁上。过去设计中，一般不计算这种荷载传递，因而常使辅助桁架、垂直支撑的连接或杆件受到不同程度的损坏。为消除上述缺点，在设计中，有不设垂直支撑的，有将垂直支撑设置在距支座1/4跨度处的。

吊车轨道联结吊车轨道主要有小截面方钢、铁路钢轨、吊车钢轨和大截面方钢四种类型。一般按吊车制造厂建议的类型采用。轨道的拼接有对接焊接(即焊接长轨)和双鱼尾板夹接(小截面方钢除外)；轨道在伸缩缝处拼接，要满足伸缩缝两侧轨道的伸缩不会相互约束，并能使吊车平稳行驶。

小截面方钢轨道，可直接焊在吊车梁上。采用铁路钢轨，一般用钩头螺栓或垫板、压板和螺栓与吊车梁连接。使用吊车钢轨或大截面方钢，一般以垫板、压板和螺栓与吊车梁连接(图3a)。

为了减小吊车冲击影响，有时在轨道下面垫以通长的特制复合橡胶板。

车挡设置在厂房或吊车行驶范围内的轨道端部，阻止吊车出界的装置。车挡高度，要与吊车缓冲器高度相适应。为了减少吊车对车挡的冲击，在车挡位于吊车缓冲器高度处，设置橡胶块(图3b)。根据吊车总重、撞击车挡时吊车的运行速度、吊车缓冲器的行程、吊车撞击车挡时的动能与缓冲器受撞后的位能相等和有关规定等确定车挡所受的撞击力，验算车挡的强度及各部件的局部稳定性。车挡采用焊接，其与吊车梁的连接采用焊接或摩擦型高强度螺栓连接。焊缝尺寸及高强度螺栓的个数需经计算确定。