5--计算书牛腿的设计计算 

5 牛腿的设计计算

5.1 牛腿所受作用力的设计值

1PD?(38?6.0?9.8?10?3?7850?88.4?10?4?6.0?9.8?10?3?0.5?6)?4.658k

2N

?2??2?Dmax?1.05Pmax,k?1???1.05?92?1???128.8kN

?6??6?V?1.2PD?1.4Dmax?1.2?4.658?1.4?128.8?185.91kN

m M?Ve?185.91?0.38?70.646kN·

图5-1 牛腿截面尺寸

5.2 截面选择

（截面如图5-1所示）

Mx70.646?106??312.939cm3 所需净截面抵抗矩为：Wnx?3?xf1.05?215?10按经验公式得经济高度为：he?73Wx?30?73312.939?30?17.5cm 参照以上数据，考虑到截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选截面高度为h?30cm。

腹板厚度按负担支点处最大剪力需要得:

1.5V1.5?185.91?103tw???7.44mm

hwfv300?125按经验公式估算： tw?hw11?30?1.65cm 11选用腹板厚度为：tw?10mm 依近似公式计算所需翼缘板面积：

bt?Wxtwhw312.9391.0?30????5.43cm2 hw6306 试选翼缘板厚度为：t?14mm ， 翼缘板宽度为200mm，翼缘得外伸宽度为：

b1??200?10??95mm ，95?6.1?13214235?13 fy所以翼缘板得局部稳定可以保证。

使用变截面牛腿，端部截面高度为:h?200mm。

5.3 强度验算

A?20?1.4?2?(30?1.4?2)?1.0?83.2cm2

113?20?303???20?1.0???30?1.4?2??13137.5573cm4 1212I13137.5573Wx?x??875.837cm3 ，S?492.880cm3`

h15Ix?正应力为：

Mx70.646?106????76.82N/mm2?f?215N/mm2 3?xWx1.05?875.837?10剪应力为：

VS185.91?492.880?106????69.75N/mm2?fv?125N/mm2 4Ixtw13137.5573?10?10强度满足要求。

5.4 焊缝计算

（如图5-2所示） 取焊脚hf?8mm,

腹板上竖向焊缝有效截面面积为:

Aw?0.7?8?272?2?3046.4mm2

全部焊缝对轴的惯性矩为:

2??3000.7?811??33Iw?2?0.7?8?200?????5.6?200?2?0.7?8?272? ??2?1212?2????2??1?2725.6?3?4??0.7?8?95??????5.6?95?

22??12?????109240352mm4

焊缝最外边缘的截面模量为 图5-2 牛腿截面尺寸

109240352Ww1??702059mm3

155.6翼缘和腹板连接处的截面模量为

109240352Ww2??803238mm3

136焊缝最大应力为

M70.646?106?f1??

Ww1702059w ?100.627 N/mm2??1ff?1.22?160?195.2N/mm2。

v牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力?2m和剪力 引起的应力?2共同作

用：

M70.646?106????87.952N/mm2

Ww2803238m2V185.91?103????61.026N/mm2

Aw3046.4v2m??2??87.852?v222?fw?160N/mmN/mm2 ????61.026?94.453f??2???1.22????22焊缝强度满足要求。

5.5 牛腿肋板计算

牛腿构造及尺寸如图5-3所示，肋板承受的压力为P?V?324.38KN

图5-3 牛腿构造及尺寸

(1) 肋板尺寸确定：

在腹板两侧成对的配置横向加劲肋，则肋板外伸宽度

h200bs?0?40??40?47mm，取bs?80mm

3030bst??5.3mm，取ts?10mm。 肋板厚度：s15(2) 承压强度计算：

切肢尺寸确定：

b80?27mm，取15×2＝30mm 翼缘处s?33b80?40mm，取20×2＝40mm 腹板处s?22承压面积Ab?2?(80?15)?10?1300mm2 端面承压强度设计值为fce?325N/mm2

P185.91?103????143.008N/mm2?fce?325 N/mm2

Ab1300抗压强度满足要求。 (3) 稳定计算：

如图阴影部分面积：A?(15?10?2?10)?10?80?10?2?4700mm2 绕腹板中线的截面惯性矩为： 11I??(80?10?80)?103??10?(15?10?2)3?22514167mm4 1212回转半径：i?长细比：??I?A22514167?69.212mm ，

4700200?2.89，按截面c类，查得稳定系数??0.999

69.212N185.91?103??39.595N/mm2?f?215N/mm2 ?A0.999?4700(4) 强度计算：

按悬臂梁计算，每块肋板受力为：

P185.91N???92.955kN

22b80M?N?s?92.955??10?3?3.718kN·m

226M6?3.718?106??2??55.77N/mm2?f?215N/mm2 2th10?2001.5V1.5?92.955?103????69.716N/mm2?f?215N/mm2

th10?200(5) 焊缝计算：

肋板与翼缘板连接处水平焊缝：由于水平方向上的力很小，主要是水平方向的刹车力，可以取焊缝hf1?8mm,足可以满足抗剪强度要求。

肋板与腹板连接处竖向焊缝： 设hf2?8mm

V92.955?103?f???51.9 N/mm2

0.7hf2lw20.7?8?2?(200?40)