Расчетные нагрузки и их комбинации

Ряд основных положений, изложенных в л.12 относительно характера нагрузок, некоторых их сочетаний, остается справед­ливым и для металлических конструкций козловых кранов и пе­регружателей. В сравнении с мостовыми кранами для металлоконструкций козловых кранов общего назначения необходимо допол­нительно учитывать наличие боковых сил при перекосе крана, давление ветра в боковом направлении и вдоль моста, усилие распора Н для кранов с обеими жесткими опорами. Для перегружателей горизонтальные силы инерции при торможении или пуске механизма передвижения моста при расчетах на проч­ность и устойчивость можно принимать равными . Воздействия грейферной тележки проявляются в следующих видах нагрузок: 1) вертикальные давления Р на подтележечный рельс с учетом динамического коэффициента ψ, одинакового для случаев нагрузки I и II, который для металлоконструкций моста и опор принимается равным 1,2, для ездовых балок – равным 1,5; 2) горизонтальные продольные силы, которые возникают при пуске и торможении грейферной тележки; 3) горизонтальные по­перечные силы S, возникающие вследствие ударов ходовых ко­лес тележки о рельсы на сты­ках, равные 0,1P. Вертикаль­ные динамические воздействия от веса металлоконструкций, грейферной тележки и обору­дования являются дополнитель­ными и учитываются с коэффи­циентом толчков k_T. Сила перекоса R_п (рис. 91), действующая при движении перегружателя, определяется при сме­щении одной опоры относительно другой на величину 0,006l. Для ориентировочных расчетов она принимается равной 50-200 Н на 1 т массы перегружателя. Тем­пературные нагрузки учитываются только для систем стати­чески неопределимых (с двумя жесткими опорами).

Особые нагрузки имеют место во время удара грейферной те­лежки о буфера, а горизонтальная поперечная нагрузка R возни­кает при перекосе перегружателя, соответствующем смещению одной опоры относительно другой на 0,012l. При расчете металло­конструкций крана-перегружателя рассматривают следующие со­стояния его при эксплуатации: а) рабочее состояние Ib и IIb (подъем и перемещение груза), при котором грейферная тележка поднимает груз и перемещается с ним вдоль крана, перегружатель неподвижен; расчет производится по I и II предельным состоя­ниям; б) рабочее состояние IIс (передвижение крана), при котором перегружатель перемещается, а грейферная тележка без груза; в) нерабочее состояние, при котором перегружатель застопорен, а грейферная тележка без груза располагается над одной из опор, действуют боковые силы при перекосе моста R_п и ветро­вая нагрузка нерабочего состояния. Коэффициенты условий ра­боты m_к устанавливаются для отдельных элементов конструк­ции.

Рисунок 91 – Схема определения сил при перекосе мостового перегружателя.

Особенности расчета

Металлические конструкции козловых кранов и перегружате­лей испытывают сочетания нагрузок, расположенных в простран­стве сложным образом. При расчете этих конструкций находят применение методы с использованием ЭВМ. Для некоторых видов кранов, особенно решетчатых, допускается расчет, основанный на разложении пространственных систем на плоские. Так, например, верхние строения перегружателя расчленяются на ряд узлов (главные фермы или балки, горизонтальные фермы связей, попе­речные рамы, подрельсовые балки), для которых определяется напряженно-деформированное состояние. При определении усилий в элементах главных ферм используются линии влияния. В зависи­мости от конструкции поперечных рам подвижная нагрузка может передаваться на узлы верхнего или нижнего пояса. Верхнее строение испытывает изгиб в горизонтальной плоскости от дейст­вия сил инерции, ветра и перекоса. В мостах с сечением замкну­того типа нагрузка от действия бокового ветра распределяется поровну между горизонтальными фермами. В конструкциях с П-образным сечением моста она воспринимается между верхней и нижними горизонтальными фермами связей пропорционально их моментам инерции: Р_в.с = Р∙J_п.с / (J _в.с + J _н.с); Р_н.с = Р ∙ J_н.г /(J_в.с + J_н.с), где Р - полная горизонтальная нагрузка; Р_в.с, Р_н.с – нагрузки на верхние и нижние горизонтальные связи соответственно; J _в.с, J _н.с – моменты инерции верхних и нижних горизонтальных связей. Приближенно в ряде случаев всю на­грузку относят к верхним связям. Боковой ветер вызывает круче­ние верхнего строения. Действие сил перекоса R_п (рис. 91) включает в работу и верхнее строение, и опоры перегружателя (или козлового крана). На рис. 91 приведена схема сил, дей­ствующих на металлоконструкцию от сил перекоса. От усилия R_п в нижних шарнирных закреплениях опор к тележкам механизма передвижения возникают реакции: в шарнирах гибкой опоры V_г.о = R_пz_г.о / В _г.о; в шарнирах жесткой опоры V _ж.о = R_Пz_ж.о/В_ж.о; Т = R_пl /В_ж.о, где z_г.о = h_г.о + z_н; z_ж.о = h_ж.о + z_н. Значения z_н и z_в определяют положение точки при­ложения усилия R_п: z_н= hJ_н.c /(J_в.с + J_н.c); z_в = h J_в.с /(J_в.с + J_н.c).

Из сказанного можно сделать вывод, что пояса главной фермы воспринимают усилия и от горизонтальных сил перекоса, дей­ствующих на конструкцию. Другими словами, в этих поясах надо определять суммарное усилие на основе рассмотрения нагружения отдельных плоских ферм. В случае применения крестовой решетки для верхней горизонтальной фермы, имеющей раскосы большой гибкости (λ = 250÷300), которые не могут работать на сжатие, расчет выполняется, как для раскосной решетки. При этом раскосы ее воспринимают только усилия растяжения.

Поперечные рамы воспринимают следующие виды нагрузок: вес рам, горизонтальных нижних связей, троллейных проводов, подрельсовых балок, вертикальные давления колес и горизонталь­ные усилия от поперечных ударов их о рельс, ветровую нагрузку, которая действует на верхнее строение и тележку, инерционные силы, возникающие при торможении моста. На рис. 92 приведена расчетная схема поперечной рамы, расположенной в пролете между опорами перегружателя, которая воспринимает давления ходовых колес тележки. Некоторая особенность расчета стержней 1 и 2 состоит в том, что они нагружены изги­бающими моментами М₁и М₂, которые пропорциональны линейным жесткостям стержней: M₁/M₂= (J₁/l₁)/(J₂/l₂); M₁ + М₂= М = P₁c. Расчет поперечной рамы на максимальную приходящуюся на нее нагрузку является упрощенным и дает несколько завышенные значения усилий в стержнях рамы, так как деформа­ции ее вовлекают в работу несколько сосед­них рам. При этом стержни 1 испытывают знакопеременный изгиб от деформаций подрельсовых балок при движении те­лежки.

Рисунок 92 – Расчетная схема поперечной рамы верхнего строения перегружателя

Подрельсовые балки работают на изгиб в двух. плоскостях и рассматриваются как неразрезные на жестких опорах, имеющие бесконечное число равных пролетов. Расчет ведут по линиям влияния. В приближенных расчетах изгибающий момент в подрельсовой балке определяется для сечения в середине панели как М' = 2M_maх/3,а для сечения на опоре – М" = M_maх/3,где М_mах – наибольший изгибающий момент в шарнирно опертой балке того же пролета. Стыки подрельсовых балок следует располагать примерно на четверти длины панели, а стыки рельсов ­в середине панели. Конструкции опор (жесткой и гибкой) относительно середины в вертикальной плоскости, перпендикулярной к продольной оси моста, в большинстве случаев для перегружателей симметричны. Пространственная конструкция (ферма) жесткой опоры рассчиты­вается с помощью разложения ее на плоские системы (фермы).

Литература. Основная: 6 [разд.16: с.191÷196; разд.17: с.196÷203].

Контрольные вопросы.

1. Назовите типы конструкций мостовых кранов и их основные параметры?

2. Дайте характеристику расчетным нагрузкам металлоконструкций мостовых кранов и особенностям их расчета?

3. Назовите типы конструкций козловых кранов и мостовых перегружателей?

4. Дайте характеристику расчетным нагрузкам и их комбинациям для козловых кранов и мостовых перегружателей?

5. В чем заключается особенности расчета козловых кранов и мостовых перегружателей?