轮压不等吊车梁计算方法研究及程序编制

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。

表4 吊车梁耗钢量比较表

通过表4可以看出，采用STS按最大轮压计算的梁截面比采用本软件按实际轮压分布计算的吊车梁截面大10%。因此，本软件对于吊车梁截面控制很有帮助。

4 小结及展望

本软件密切联系实际，研究轮压不等吊车梁的计算理论和方法，并通过计算机语言转化成标准化软件，以用来指导实际工程，从而大大提高设计效率。本软件操作简单，输出结果清晰，可以帮助设计人员解决很多实际问题，而且本软件计算结果更为精确。因此，本软件具有良好的应用前景，必能充分推广。

[1]汪一骏等.钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]赵熙元等.建筑钢结构设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[3]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].