门式起重机一刚一柔（假）支腿的设计计算

一、门式起重机一刚一柔（假）支腿结构普遍存在。但在设计上却十分不明确。这种结构的门吊特点：

1、主梁本体有一个惯性矩I1和截面积A1，

2、刚性支腿顶部与主梁刚性焊接联接。在门架平面内为上大下小，成倒梯形。为了计算方便折算为上下都为一个截面的支腿结构。其效果等同变截面支腿，其折算惯性矩为I2和截面积A2。

3、柔性支腿顶部与主梁刚性焊接联接。由于其截面相对于刚性支腿小。所以称为柔性支腿（假）。所谓真的柔性支腿是与主梁连接为铰接形式。支腿为二力杆，没有弯矩作用。在门架平面内为上大下小，成倒梯形。为了计算方便折算为上下都为一个截面的支腿结构。其效果等同变截面支腿，或者为设计时就是等截面。其折算惯性矩为I3和截面积A3

4、主梁跨中吊载重物时出现以下现象：

4.1、刚性支腿顶部向柔性支腿方向倾斜。门架结构成平行四边形状态。刚柔支腿顶部水平位移了一段距离。

4.2、由于一刚一柔支腿都与主梁为刚性连接，支腿上作用有弯矩。支腿底部是车轮，车轮与轨道有摩擦力作用，在摩擦力作用下车轮不发生水平位移。作用有水平力，方向为由外向跨内。刚柔支腿底部的水平力大小相等方向相反，互相平衡。

5、主梁吊载重物跨中紧急制动方向向柔腿一侧时的现象：

双支腿顶部又出现了一个水平位移和一个水平力。此水平位移与垂直力作用的水平位移叠加。形成了更大的水平位移值。

这个水平力造成支腿顶部偏离垂直轴线一段距离。这段距离在大车运行后消失。其原因是支腿下面的大车车轮与轨道由于运行的原因向轨道外侧位移了。车轮底部水平力消失了。因此一刚一柔（假）门吊在静止时支腿上作用有弯矩。并且支腿上的轴向压力由于支腿顶部位移了一段距离，存在着一个力臂，有了新的附加弯矩。这样支腿上作用有：轴向力+弯矩+附加弯矩+剪力。如何计算？

5.1、先将支腿分成若干阶段。此划分可称为有限单元。可以用二维杆单元划分。可直接用结构力学求解器手工划分。由此计算各个杆的两端上的轴力、剪力、弯矩。求解出各单元的两端点的位移。位移有两个值在垂直面和水平面上。

5.2、根据计算的变形情况，第二次建立计算模型。此模型是在一阶基础上在力的作用下变形后的状态。再次计算变形和内力，算出新的内力和新的变形。这可以认为这是二阶分析了。还可以继续用三阶计算逼近精确得出内力和位移。

为何要这样麻烦的求解？因门吊一刚一柔（假）结构的支腿计算压杆稳定是很困难的事情。现在钢结构规范和教科书给的计算方法不适用。因通过计算主梁线刚度和支腿线刚度的比值进一步查表得出支腿的计算长度系数是有条件的，要求支腿全部是一样的。也就是说支腿失去稳定应全部失稳。而我们用的是一刚一柔（假）支腿结构，柔性支腿首先失稳。所以钢结构对支腿压杆稳定的查表计算方法不适合门吊一刚一柔（假）的计算。现暂时用二阶计算理论进行求解。当计算项目足够多的时候求解导出计算长度系数简化计算过程。这个计算具有一定的复杂性。目前暂时还没有适合的简化公式可以利用。

用一阶方法算得的支腿顶部的总位移值当小于支腿高度的H/1000 时。可以认为这个门架是对称变形状态的。没有侧向位移。支腿的压杆稳定计算长度系数取：1.0 。直接计算支腿压杆稳定和支腿上的弯矩。然后用第四强度理论合成。超过了H/1000.就认为是反对称变形状态。有侧向位移。就要用前面说的用二阶理论进行求解。

6、用一阶方法计算支腿顶部水平位移的一个用意是：在门吊安装时进行预偏斜的工艺实施。以减少支腿上的作用内力。提高支腿的承载能力。

7、用一阶方法计算支腿底部的水平力用意：计算支腿的内力。不丢项的计算支腿的强度。

8、用一阶方法计算支腿底部的水平位移用意：检验车轮与轨道是否有间隙。根据计算值在门吊安装时预留跨距变化值。

9、门架结构的支腿计算长度系数的选取。用的是钢结构设计规范中的表格。我对此表进行补充完善。目的是门式起重机支腿的压杆稳定计算时提高计算的精确度。

为了用一阶方式求解二阶问题。我进行了一次尝试。此设计计算是工程实例。经测试满足工程需要。

该计算为了节约篇幅，省略了公式的推导。就这样还有13页之多。我将继续研究，将复杂问题简单化。