第三節　起重運輸機金屬結構的計算簡圖

對起重運輸機金屬結構進行強度、剛度和穩定性分析時，常用一理想的力學模型來代替實際結構，這種力學模型稱為起重運輸機金屬結構的計算簡圖。對結構進行簡化時，應使計算簡圖盡可能接近實際情況，并注意使計算工作盡量簡單。

將實際結構簡化成計算簡圖，包括結構本身的簡化、支座的簡化和作用載荷的簡化。

結構本身簡化時，用其軸線來代替構件，變截面構件近似地視為等截面構件，桿件之間的節點根據金屬結構的類型簡化為鉸接點或剛接點。

支座是結構的支承，是金屬結構與基礎相連接或接觸的部分。結構所承受的外加載荷都是通過支座傳給基礎或其他結構的，因此，支座是金屬結構重要的傳力部件。起重運輸機金屬結構中，經常遇到的支座有活動鉸支座、固定鉸支座和固定支座三種。

活動鉸支座的特點是在支承部位有一個鉸接結構，它可使支承的上部結構繞鉸點自由轉動，而包括支承在內的整個結構又可在一個方向內自由移動。有軌運行式起重機的大車走行輪沿軌道方向可簡化成活動鉸支座。圖1-14（a）是活動鉸支座的結構形式，圖1-14（b）是活動鉸支座的簡圖。活動鉸支座只能承受垂直方向的支反力。

固定鉸支座與活動鉸支座的不同點是其包括支座在內的整個結構不能沿一個方向移動，但仍可繞鉸點自由轉動。固定鉸支座既可承受垂直支反力，又可承受水平支反力。圖1-15（a）中的A支座是固定鉸支座的典型結構，圖1-15（b）是它的計算簡圖。如果將整個臺車作為該支座的組成部分，對這樣的支承結構也可以簡化為活動鉸支座。

固定支座與活動鉸支座、固定鉸支座相反，它既不能轉動，又不能沿一個方向移動。這種支座不僅能承受垂直支反力和水平支反力，而且還能承受彎矩。固定支座可以用焊接連接，亦可用螺栓連接。

起重運輸機金屬結構的支座通常是屬于空間結構的支座。按平面支座進行分析時，在一個平面內屬于一種支座情況，而在另一平面內又可簡化成另一種支座情況。有時，在同一平面內，由于研究的對象不同或工況不同，也可以取兩種支座情況。例如門式起重機在門架平面，當研究主梁強度時，常取靜定支座；當研究支腿的強度時，就可能取超靜定支座。

載荷簡化時，固定載荷（結構或機構的自重載荷）可簡化成均布載荷、集中載荷或節點載荷。移動載荷（起升載荷和小車自重載荷）以輪壓的形式作用在小車軌道上時，接觸長度很小，可以簡化成集中載荷。

圖1-16（a）是一單主梁門式起重機。根據上述原則進行簡化時，在門架平面主梁和支腿用其幾何軸線代替，結構自重視為均布載荷，起升載荷視為移動集中載荷。計算主梁時，支座取圖1-16（b）的靜定支座；計算支腿時，用圖1-16（c）的一次超靜定支座。

必須指出，如何把實際的金屬結構合理地簡化成計算簡圖是起重運輸機金屬結構分析中一個十分重要而且應該首先加以解決的問題。計算簡圖的選擇合理與否，將直接影響到結構分析的正確性。在計算同一結構時，往往需要采用幾種計算簡圖。初步設計時，用一個比較簡單而精確度不高的計算簡圖（確定計算簡圖時，忽略較多的次要因素）；在最后技術設計階段，改用一個在計算上較繁而精確度較高的計算簡圖（確定計算簡圖時，忽略較少的次要因素）。