轮压不等吊车梁计算方法研究及程序编制

2014-09-07肖万松XIAOWansong凃智敏TUZhimin

价值工程 2014年13期

肖万松 XIAO Wan-song；凃智敏 TU Zhi-min

（中冶南方工程技术有限公司，武汉430223）

0 引言

吊车在冶金行业中被大量使用，目前吊车梁计算的主要工具为STS中的“吊车梁计算和施工图”模块，该模块能计算最大轮压相等情况下的钢吊车梁。但在实际工程中，厂家提供的同台吊车轮压值相差较大，有的甚至超过50%。碰到此类情况，一般可采用下列两种方法计算：第一种为简化计算方法，即按最大的一个轮压值输入STS中进行计算，这样便得到一个保守的结果，必将导致吊车梁耗钢量增大；第二种方法为手工计算方法，此种方法要求设计人员熟读规范，首先求解吊车梁的内力，然后按规范的要求对输入的梁截面进行验算。手工计算方法准确，但因为计算过程需要反复试算，效率较低。

1 软件编写

在电脑普及之前，吊车梁采用手工方法进行计算。经过多年实践，吊车梁计算的方法和内容已被设计人员掌握。通过VB编写可视化软件，将上述整套计算过程标准化、程序化。用户仅需输入吊车数据和吊车梁截面参数，便可实现吊车梁的计算。本软件可同时发挥手工计算准确和电脑计算快捷两大优势，提高设计的质量和效率。本软件适用于任意轮压分布的吊车梁计算，填补了STS等国内其它软件的空白；同时本软件修正了STS内力计算方法，提高了设计精度，满足精细化设计的要求。该软件实现了计算准确性和效率的有效结合，必能得到广泛应用。

本文对轮压不等吊车梁的计算步骤具体如下：①学习掌握吊车梁内力计算方法；②学习掌握吊车梁截面验算内容；③利用VB等计算机语言，编写可视化的计算软件实现前述两步计算过程，并输出完整计算数；④针对某实际工程，利用本软件和STS软件对比计算，并得出对比结果。

其中的关键点在于：技术难点是吊车梁内力的求解。车轮是移动荷载，需通过反复试算，在保证车轮没有移出吊车梁范围的情况下，求出梁的最大内力；同时还需比较不同轮数下的最大内力，取最不利情况来复核梁截面。

2 与其它软件优缺点对比

STS软件的局限性在于：①吊车最大轮压必须相等；②吊车轮距必须沿中心对称；③吊车材质只能选择Q235和Q345；④附加荷载只能输入弯矩和剪力，而输入值未必是计算点处的相应值。如果遇到吊车厂家提供的轮压分布不均匀情况，STS就无法进行计算，如图1所示。

图1 吊车轮压分布图

此台吊车最大一个轮压值为590kN，最小一个轮压值为470kN，轮压值相差25.5%，此时就不能直接利用STS软件进行设计计算。同时，STS按吊车梁跨度和吊车梁材质采用不同放大系数来考虑吊车梁自重、轨道等对最大弯矩的影响，如表1所示。

表1 吊车最大内力求解放大系数表

此近似方法在吊车吨位较大时，计算不准确，误差较大。因此，STS等软件在吊车轮压不等情况下不适用。

针对STS计算软件的上述缺陷，开发出专用软件修正上述错误，本操作主界面如图2所示。

图2 本软件主操作界面

3 实例对比分析

现取图1吊车资料进行以下四次计算：第一次，按最大一个轮压值代入STS中进行计算；第二次，按最大一个轮压值和第一次选择的截面代入本软件计算；第三次，按实际轮压分布代入本软件计算；第四次，按最大一个轮压值代入本软件计算。其中，在第一次、第三次和第四次计算过程中，通过调整梁截面尺寸使得吊车梁应力、挠度等指标相互接近，以便进行耗钢量比较。将以上四次计算的结果进行汇总，内力结果见表2和表3。

表2 内力计算结果对比表

表3 强度、刚度验算对比表

从上述表2、表3可以看出，计算1与计算2情况下荷载、梁截面完全相同，计算1为STS按放大系数法考虑吊车梁自重影响，计算2由软件按梁截面计算自重对最大弯矩的影响。从结果来看，单台吊车作用下的二者计算的最大弯矩标准值几乎相等，但考虑吊车梁自重后最大弯矩设计值相差1.06倍，这就说明STS采用的放大系数法不精确。计算1、计算2及计算4均采用最大的一个轮压值输入STS或本软件，从而导致跨中最大弯矩值比按实际轮压分布输入的计算3大1.08～1.15倍，这就说明如果按最大一个轮压计算内力，将会导致截面变大，不满足精细化设计的要求。从表3可以看出，计算1、计算3及计算4处的强度、刚度验算指标在调整截面参数后比较接近，将此三种情况下的耗钢量指标进行对比，结果详表4。