一、荷載計(jì)算:
井架所受到的荷載主要包括以下幾項(xiàng)：
1.起吊物和吊盤(pán)重力（包括索具等）G
其中 K ── 動(dòng)力系數(shù)，K=1.20；
Q ── 起吊物體重力，Q=10.00kN；
q ── 吊盤(pán)（包括索具等）自重力，q=2.00kN。
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 G=14.4kN。
2.提升重物的滑輪組引起的纜風(fēng)繩拉力S
其中 f0 ── 引出繩拉力計(jì)算系數(shù)，取1.06。
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 S=15.26kN。
3.井架自重力為1.00kN/m
4.風(fēng)荷載為 Qw =1.20kN/m
5.搖臂桿端點(diǎn)A各桿件的內(nèi)力
搖臂桿的起重荷載為 Q2=16.50kN
則起重滑輪組引出的索拉力S1=1.20×16.50=19.8kN
A點(diǎn)三向力平衡公式
根據(jù)已知條件 =30.0， =45.0。
其中 N ── 搖臂桿的A端點(diǎn)軸力，經(jīng)計(jì)算得到為34.3kN；
T1 ── 變幅滑輪組纜風(fēng)繩的張力，經(jīng)計(jì)算得到為17.75kN。
6.每根纜風(fēng)繩的自重力
其中 Ts ── 每根纜風(fēng)繩自重力產(chǎn)生的張力(kN)；
q ── 纜風(fēng)繩單位長(zhǎng)度自重力，取0.008kN/m；
l ── 每根纜風(fēng)繩長(zhǎng)度，H/cos 確定(m)；
H ── 纜風(fēng)繩所在位置的相對(duì)地面高度(m)；
── 纜風(fēng)繩與井架的夾角；
w ── 纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的撓度(m)，取w=l/300。
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到由上到下各纜風(fēng)繩的自重力分別為
H1=50m —— Ts1=21.21kN
H2=20m —— Ts2=8.49kN
格構(gòu)式型鋼井架立面示意圖
二、井架內(nèi)力計(jì)算:
1. 各纜風(fēng)繩與型鋼井架連接點(diǎn)截面的軸向力計(jì)算：
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到由上到下各纜風(fēng)繩與井架接點(diǎn)處截面的軸向力分別為
第1道H1=50m
N1=14.4+15.26+1.00×(50.00-50)+17.75×sin45.0+2×21.21=84.63kN
第2道H2=20m
N2=14.4+15.26+1.00×(50.00-20)+17.75×sin45.0+(34.3-19.8)×sin30.0+2×21.21+2×8.49=138.86kN
搖臂桿的支點(diǎn)截面處 H=37.5m
NO=14.4+15.26+1.00×(50.00-37.5)+17.75×sin45.0+(34.3-19.8)×sin30.0+2×42.42=104.38
2. 各纜風(fēng)繩與型鋼井架連接點(diǎn)截面的彎矩計(jì)算：
型鋼井架計(jì)算簡(jiǎn)圖
經(jīng)過(guò)連續(xù)梁的計(jì)算得到
型鋼井架剪力圖(kN)
型鋼井架彎矩圖(kN.m)
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到由上到下各纜風(fēng)繩與井架接點(diǎn)處截面的彎矩分別為
第1道H1=50m彎矩和支點(diǎn)力分別為
M1=0kN.m； Q1=0kN
第2道H2=20m彎矩和支點(diǎn)力分別為
M2=143.892kN.m； Q2=47.22kN
搖臂桿的支點(diǎn)截面處 HO=37.5m彎矩為
MO=162.805kN.m
三、整體穩(wěn)定性計(jì)算:
1. 井架截面的力學(xué)特性：
井架的截面尺寸為1.60×2.00m；
主肢的截面力學(xué)參數(shù)為 A0=11.50cm2，Z0=2.15cm，Ix0=60.00cm4，Iy0=60.00cm4；
格構(gòu)式型鋼井架截面示意圖
井架的y-y軸截面總慣性矩：
井架的x-x軸截面總慣性矩：
井架的y1-y1軸和x1-x1軸截面總慣性矩：
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到：
Ix=440672.64cm4；
Iy=279028.64cm4；
Iy'=Ix'=359850.64cm4；
計(jì)算中取井架的慣性矩為其中的最小值279028.64cm4。
2. 井架的長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：
井架的長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算公式：
其中 H ── 井架的總高度，取50.00m；
Imin ── 井架的截面最小慣性矩，取279028.64cm4；
A0 ── 一個(gè)主肢的截面面積，取11.50cm4。
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 =64.2。
換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算公式：
其中 A ── 井架橫截面的毛截面面積，取4×11.50cm2；
A1 ── 井架橫截面所截垂直于x-x軸或y-y軸的毛截面面積，取2×6.90cm2；
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 h=65.23。
3. 井架的整體穩(wěn)定性計(jì)算：
井架在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性計(jì)算公式：
其中 N ── 軸心壓力的計(jì)算值(kN)；
A ── 井架橫截面的毛截面面積，取4×11.50cm2；
── 軸心受壓構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定系數(shù)；
mx ── 等效彎矩系數(shù), 取1.0；
M ── 計(jì)算范圍段最大偏心彎矩值(kN.m)；
W1 ── 彎矩作用平面內(nèi)，較大受壓纖維的毛截面抵抗矩, W1 = 3487.86cm3；
NEx ── 歐拉臨界力(kN)。
根據(jù)換算長(zhǎng)細(xì)比 =65.23查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)附錄B得到 =0.797。
歐拉臨界力NEx的計(jì)算公式為
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 NEx=3.142×2.1×107×4×11.50/65.232/1000=2238.42kN；
經(jīng)過(guò)計(jì)算得到由上到下各纜風(fēng)繩與井架接點(diǎn)處截面的強(qiáng)度分別為
第1道H1=50m
σ=23N/mm,計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm,滿足要求!
第2道H2=20m
σ=76.94N/mm,計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm,滿足要求!
搖臂桿的支點(diǎn)截面處 HO=37.5m
σ=72.73N/mm,計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm,滿足要求!
四、纜風(fēng)繩受力計(jì)算:
纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值選取各支點(diǎn)力水平分力最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)，最大值繩拉力為
[Fg]=47.22/sin45.0=66.78kN
纜風(fēng)繩的容許拉力按照下式計(jì)算：
其中[Fg] ── 纜風(fēng)繩的容許拉力(kN)；
Fg ── 纜風(fēng)繩的鋼絲破斷拉力總和(kN)；
計(jì)算中可以近似計(jì)算Fg=0.5d2，d為纜風(fēng)繩直徑(mm)；
── 纜風(fēng)繩之間的荷載不均勻系數(shù)，對(duì)6×19、6×37、6×61纜風(fēng)繩分別取0.85、0.82和0.8；
K ── 纜風(fēng)繩使用安全系數(shù)。
計(jì)算中[Fg]取66.78kN， =0.8，K=5.5,得到：
纜風(fēng)繩最小直徑必須大于30mm才能滿足要求!
