摘 要

随着世界贸易的繁荣发展，对港口机械的要求也逐渐提高，岸边集装箱装卸桥是集装箱码头装卸集装箱的重要设备,它能否高效率运行直接影响集装箱码头的整个装卸过程。目前，市场上集装箱船舶逐渐走向大型化，提高港口机械装卸货物的效率成了各大港口当务之急，所以，如何提高集装箱装卸桥的效率成为港口从业人员面临的一个重大课题。于是，集装箱装卸桥的大型化就成了解决效率问题的有效办法。本研究课题就是在集装箱装卸桥大型化发展趋势下对集装箱装卸桥的联系横梁和撑杆系统进行设计计算。

本次毕业设计的主要目标是对65/56岸边集装箱装卸桥的联系横梁和撑杆系统进行设计，论文的内容主要包括总体设计计算和联系横梁和撑杆系统的设计计算。本次毕业设计利用建模软件creo3.0进行模型的搭建，而后利用机械制图软件绘制工程图纸。

其中，总体设计计算包括装卸桥的总体稳定性计算和轮压计算。在联系横梁和撑杆系统的设计计算部分，首先计算了联系横梁和撑杆的截面几何特性，之后对其强度、刚度、稳定性进行了校核。

关键词：集装箱装卸桥，联系横梁、撑杆系统、稳定性、轮压，强度、刚度

Abstract

With the booming development of world trade, the requirements for port machinery have gradually increased. The quayside container loading and unloading bridge is an important equipment for loading and unloading containers at container terminals. Whether it can operate efficiently or not will directly affect the entire loading and unloading process of container terminals. At present, container ships on the market are gradually becoming large-scale, and raising the efficiency of cargo loading and unloading at ports has become an urgent task for major ports. Therefore, how to improve the efficiency of container handling bridges has become a major issue facing port workers. As a result, the large scale of container handling bridges has become an effective solution to the problem of efficiency. The research topic is to design and calculate the contact beams and strut systems of container loading and unloading bridges under the trend of large-scale development of container handling bridges.

The main goal of this graduation project is to design the contact beam and strut system of the 65/56 shore container loading and unloading bridge. The content of the paper mainly includes the overall design calculation and the design calculation of the contact beam and strut system. The graduation project uses the modeling software creo3.0 to build the model, and then uses the mechanical drawing software to draw the engineering drawings.

Among them, the overall design calculation includes the overall stability calculation and wheel pressure calculation of the loading and unloading bridge. In the design calculation section of the contact beam and strut system, the cross-sectional geometric characteristics of the contact beam and the strut are first calculated, and then the strength, stiffness, and stability of the strut are checked.

Keywords：Container handling bridge, contact beam, strut system, stability, wheel pressure, strength, stiffness

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 1

第一章、绪论 1

1.1研究意义 1

1.2研究现状 1

1.2.1国外发展概况： 1

1.2.2国内发展概况： 1

第二章、总体计算 2

2.1集装箱装卸桥轮压计算 2

2.1.1集装箱装卸桥基本技术参数 2

2.1.2固定部分的轮压计算 2

2.1.2.1机器房 3

2.1.2.2门框结构重量计算 4

2.1.2.3金属结构固定部分（DL） 5

2.1.2.4固定部分重量汇总 5

2.1.3前大梁计算 6

2.1.4小车,吊具和吊具上架 7

2.1.4.1 TL LS 7

2.1.4.2 TL（只有小车） 8

2.4.3 LL--（集装箱） 9

2.1.5惯性载荷 10

2.1.5.1 LATG大车惯性载荷 10

2.1.5.2 LATT小车惯性载荷 10

2.1.5.3 堵转力距载荷 11

2.1.5.4 小车碰撞载荷 11

2.1.5.5 大车碰撞载荷 11

2.1.5.6 冲击载荷IMP 11

2.1.6风载荷 12

2.1.6.1 工作风载荷 12

2.1.6.2 非工作风载荷 16

2.2 轮压校核 18

2.2.1 起重机固定部分轮压 18

2.2.2 TL LS轮压 18

2.2.3 LL轮压 19

2.3.4 校核轮压 19

2.3抗倾覆稳定性验算 21

2.3.1工况一：无风静载 22

2.3.2工况二：有风动载 22

2.3.3 工况三：有风突然卸载 23

2.3.4 工况四：暴风侵袭 24

第三章、联系横梁的设计计算 25

3.1.联系横梁载荷情况分析 25

3.1.1XY平面联系横梁内力分析计算 25

3.1.2 XZ平面载荷作用下联系横梁内力计算 26

3.2 联系横梁校核计算 27

3.2.1截面数据分析与计算 27

3.2.2 截面抗弯模量的计算 27

3.2.3静矩 28

3.2.4 联系横梁的强度验算 28

3.2.5 联系横梁的刚度计算 29

3.2.6 XZ平面内挠度计算 29

3.2.7 联系横梁的稳定性校核 30

第四章、撑杆系统的设计计算 32

4.1 撑杆系统的简化 32

4.2 撑杆系统校核计算 32

4.2.1门框斜撑3 33

4.2.1.1XY平面 33

4.2.1.2 XZ平面 34

4.2.2门框斜撑3校核计算 35

4.2.2.1截面数据分析与计算 35

4.2.2.2 截面抗弯模量的计算 35

4.2.2.3静矩 35

4.2.2.4门框斜撑3强度验算 36

4.2.2.5门框斜撑3的刚度计算 37

4.2.2.6 XZ平面内挠度计算 37

4.2.2.7门框斜撑3的稳定性校核 38

4.2.3门框斜撑2 38

4.2.3.1 XY平面门框斜撑2 38

4.2.3.2 XZ平面载荷作用下门框斜撑2内力计算 40

4.2.4门框小斜撑2校核计算 41

4.2.4.1截面数据分析与计算 41

4.2.4.2 截面抗弯模量的计算 41

4.2.4.3静矩 42

4.2.4.4门框斜撑2的强度验算 42

4.2.4.5门框斜撑2的刚度计算 43

4.2.4.6 XZ平面内挠度计算 43

4.2.4.7门框斜撑2的稳定性校核 44

4.2.5水平撑杆1 44

4.2.5.1 XY平面水平撑杆1内力分析计算 45

4.2.5.2 XZ平面载荷作用下水平撑杆1内力计算 46

4.2.6水平撑杆1校核计算 47

4.2.6.1截面数据分析与计算 47

4.2.6.2 截面抗弯模量的计算 47

4.2.6.3静矩 48

4.2.6.4水平撑杆1的强度验算 48

4.2.6.5水平撑杆1的刚度计算 49

4.2.6.6 XZ平面内挠度计算 49

4.2.6.7水平撑杆1的稳定性校核 50

4.2.7右门框斜撑 51

4.2.7.1 XY平面右门框斜撑内力分析计算 51

4.2.7.2 XZ平面载荷作用下右门框斜撑内力计算 52

4.2.8右门框斜撑校核计算 53

4.2.8.1截面数据分析与计算 53

4.2.8.2 截面抗弯模量的计算 54

4.2.8.3静矩 54

4.2.8.4 右门框斜撑的强度验算 54

4.2.8.5 右门框斜撑的刚度计算 56

4.2.8.6右门框斜撑的稳定性校核 58

4.2.9水平撑杆3 58

4.2.9.1 XY平面水平撑杆3内力分析计算 59

4.2.9.2 XZ平面载荷作用下水平撑杆3内力计算 60

4.2.10水平撑杆3校核计算 61

4.2.10.1截面数据分析与计算 61

4.2.10.2 截面抗弯模量的计算 61

4.2.10.3静矩 62

4.2.10.4水平撑杆3的强度验算 62

4.2.10.5 水平撑杆3的刚度计算 63

4.2.10.6 XZ平面挠度计算 63

4.2.10.7水平撑杆3的稳定性校核 64

4.2.11水平撑杆2 65

4.2.11.1 XY平面水平撑杆2内力分析计算 65

4.2.11.2 XZ平面载荷作用下水平撑杆2内力计算 66

4.2.12水平撑杆2校核计算 67

4.2.12.1截面数据分析与计算 67

4.2.12.2 截面抗弯模量的计算 68

4.2.12.3 静矩 68

4.2.12.4 水平撑杆2的强度验算 68

4.2.12.5的刚度计算 69

4.2.12.6 XZ平面内挠度计算 70

4.2.12.7 水平撑杆2的稳定性校核 70

第五章、经济性和环保性分析 72

5.1 经济性分析 72

5.2 环保性分析 72

参考文献 73

致谢 74

第一章、绪论

1.1研究意义

目前，市场上集装箱船舶逐渐走向大型化，提高港口机械装卸货物的效率成了各大港口当务之急，有些港口必须使船舶靠港作业效率达到300TEU/h以上才能达到港口的日均吞吐量。现在港口普通的25t或者40t集装箱装卸桥的工作效率只有50TEU/h左右。要想达到300TEU/h的装卸效率，如果用普通的集装箱装卸桥，则至少需要配备8台。但在实际工作过程中，如果集装箱起重机布置太过密集，会影响装卸效率。所以，在使用大型集装箱装卸桥的前提下，也必须每隔100米左右配置一台设备。即使在给8000TEU以上大型货轮进行装卸作业，效率也不尽人意。所以，如何提高集装箱装卸桥的效率成为港口从业人员面临的一个重大课题。于是，集装箱装卸桥的大型化就成了解决效率问题的有效办法。本研究课题就是在集装箱装卸桥大型化发展趋势下对集装箱装卸桥的联系横梁和撑杆系统进行设计计算。

1.2研究现状

1.2.1国外发展概况：

虽受到贸易摩擦的影响，世界各国外贸的交易量仍保持持续增加的势头，对于大型集装箱船数量要求随之水涨船高。这使得港口装载工具的效率也要求更高。巴拿马公司2004和2005年新增集装箱装卸桥共有418台，其中2004年已经投入使用220台，另有198台将于2005年陆续到货。

1.2.2国内发展概况：

随着国内港口机械制造厂商不断进行技术革新，港口的吞吐能力也在提高，这便要求集装箱装卸桥的高效率，提高了集装箱装卸能力，集装箱装卸设备制造产业继续得到发展，集装箱吞吐能力得到有效扩大从而使集团公司装箱吞吐量量和货物吞吐量实现历史性突破。这对集装箱装卸桥结构和工作能力的要求也提出了更高的要求，装卸桥的外伸距也加大。2005年深圳港赤湾港区新增65米以上装卸桥8台，其中4台70米，4台65米。

总而言之，集装箱装卸桥正在逐渐朝着大型化发展。集装箱装卸桥的生产效率也需要进一步提高。

第二章、总体计算

2.1集装箱装卸桥轮压计算

2.1.1集装箱装卸桥基本技术参数

查阅相关资料可知65t/56m装卸桥的主要技术参数：

表2.1 主要技术参数

2.1.2固定部分的轮压计算

根据起重机坐标系的设定，如图2.1：

图2.1 坐标系示意图

2.1.2.1机器房

表2.2 机器房计算表

根据型心计算公式：，同理可计算得，经过总体坐标转换得机器房的型心坐标。这里要说明的是：XG1(m)、YG1(m)、ZG1(m)的原点在机器房中心。

XG1(m)=-8.19；YG1(m)= 0.04；ZG1(m)= 51.63；

机器房的重心坐标是（-8.19，0.04，51.63）

2.1.2.2门框结构重量计算

表2.3 门框结构重量计算表

根据形心计算公式：，可以计算得出门框结构部分重量重心的横坐标数值，同理可计算得，，计算得出门框结构部分重量重心的竖坐标数值，整理数据可以得出XG1(m)=13.66；YG1(m)= 0.00；ZG1(m)= 28.82；这里由于Y方向上门框结构基本上是对称的，这里将Y坐标简化为0，视为门框机构部分的重量关于Y轴对称。门框结构部分的重心坐标是（13.66，0.00，28.82）。

2.1.2.3金属结构固定部分（DL）

表2.4 金属结构部分重量计算表

形心坐标为（10.95，0.00，37.27）

2.1.2.4固定部分重量汇总

根据理论力学的相关计算公式，大车行走机构每一条支腿下有8个车轮，共有32个车轮，根据轮压计算公式：

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