貝雷片拼裝龍門吊及架橋機的設計研究

冉龍波

[摘要]介紹采用貝雷片拼裝拼龍門吊與梁架橋機的基本構造，總結設計思路和設計要點。

[關鍵詞]鋼橋龍門架橋機貝雷片雙導梁設計

中圖分類號：TH12文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)0620121—01

一、貝雷片拼裝龍門吊

(一)龍門吊機主要結構

自拼龍門主要由橫梁、腿柱、走行系統、提升及橫移系統(天車)、控制室等幾部分組成，橫梁和腿柱作為龍門主體受力的結構，采用裝配式公路鋼橋HD200貝雷片拼裝，組合形式為加強的雙排單層結構，立柱凈高12.2m，4節貝雷拼裝，由于使用時絕大部分軸力均傳到內側弦桿，故對內弦桿進行加強，相應的走行平車分配梁也作加強。立柱主要傳遞軸力和橫梁端部傳遞固端彎矩，各排桁節之間用豎向支撐架和水平支撐架連接，保證受壓穩定和整體受力。

橫粱為加強的雙排單層由10節貝雷裝配而成，排距組合為1.2m+1.3m+1.2m，中部1.3m寬度范圍內無支撐和其他結構，保證天車吊具橫移不受干擾，此橫粱排距(寬度)較一般龍門大，主要考慮增加側向旁彎剛度和整體穩定，更主要的是可根據需要改裝為更大噸位、更大跨度的龍門，形成0.6mX2+1.3m+0.6mX2組合的3排單層結構，橫梁兩端各3節貝雷為超高剪力桁架，中部4節為標準桁架，抗彎矩達8228，6kNm，抗剪達1940kN。

天車每臺龍門配置1臺，完成構件的提升、橫移和控制安裝就位，由一個5.5kW慢速電機驅動，輪距2m，軌距2.5m，走行平穩，安全靈活。

走行系統由4臺四輪電動平車構成，每臺平車配備一部主動電機和一部擺線針輪減速電機，使起吊和制動平穩，減小慣性力和沖擊力影響，保證施工應用的安全性和穩定性。

(二)拼裝龍門吊機的設計

1參數及荷載的確定。參數的確定要結合考慮預制場布置情況、橋位、橋跨及橋面寬度因素和橋臺標高、縱坡以及存梁、疊梁高度、預留凈空等。確定龍門凈高12m(加上走行及軌道達14m)，凈跨30m，凈吊50t。

2計算模式及受力分析。龍門吊機實際為HD200貝雷片組合銷結結構，截面參數和容許內力均為已知，將其簡化為變截面剛體門架進行計算。

3，結構穩定性的驗算。主要檢驗龍門結構的整體穩定性，通過確定其最不利情況下產生的傾覆力矩(包括慣性力矩、風荷載傾覆力矩等)，以及其自身的穩定力矩(先假定一個走行間距，可確定龍門穩定性)。

(三)龍門吊機拼裝要點

一般按照如下順序拼裝：場地平整一鋪軌、組裝走行及車架一立柱橫臥拼裝、鉸座焊接－立柱安裝并拉錨固定－橫粱拼裝－吊裝橫梁、與立柱銷接－端桁架安裝－鋪設天車軌道－天車安裝調試－電控系統安裝－調試、試運行。

拼裝注意事項：1雙軌龍門對走行軌道鋪設質量要求較嚴，否則走行小車及龍門主體會產生很大的次應力，引起變形甚至破壞。因此要求軌道平順，連接牢固，嚴格控制軌距、跨距和軌頂標高。2注意區別上下弦桿，防止銷孔及螺栓孔錯位，無法裝配。3貝雷與加強弦桿、各支撐架均實行錯位連接，防止接頭變形影響整體剛度和使用效果。4橫粱吊裝就位時使用2臺25t吊機抬吊，以保證安全，與立柱連接時應先連接一端，便于調整。5，總裝時注意陰陽頭相對應，包括立柱與支座、立柱與橫梁桁架之間的接頭對應，否則無法總裝。

二、貝雷片拼裝架橋機

(一)架橋機主要結構。該貝雷桁架雙導梁架橋機主要由雙導粱、3個平車(前、中、后、橫梁、起吊天車、液壓系統和電氣控制系統等組成。貝霄桁架雙導粱架橋機以貝雷桁架為結構單元，通過鋼銷與螺栓連接而成。導梁下部安裝有6臺導梁平車，其中2臺為可轉位主動平車，2臺為前部主動平車，2臺為尾部被動輪組。兩導粱上部鋪設有枕木、鋼軌，鋼軌上放置有4臺橫梁縱移平車，每2臺橫梁縱移平車之間由天車橫粱連接，天車橫梁上鋪設有鋼軌，供天車橫向行走。橫梁縱移平車是單軌主動平車，每組橫梁的兩臺縱移平車由電氣線路控制實現縱向行走，兩組橫粱可以單獨使用，也可以聯機使用。天車由行走機構和提升機構兩部分組成，提升機構實現吊裝，行走機構實現橫向位移。

1雙導粱。主梁是架橋機的主要承載結構。其強度與剛度直接關系到架橋機的性能與安全，因而其設計計算十分關鍵。其設計在滿足強度的前提下，主要控制導梁的剛度，使導梁在架橋機縱移時的懸臂撓度不致過大，同時又不會因各平車之間的支承高度差異而使導粱產生過大的內應力。

2橫梁。采用了箱形截面梁，按設計要求組合成一體。4臺橫梁縱移平車均由機架及行走部分組成，機架是用鋼板與槽鋼的焊接件，行走部分包括跑輪、電動機、減速器、齒輪副，由電動機帶動減速器，通過齒輪副帶動主動跑輪運轉。

3中部平車。中部平車由機架、電動機、彈性聯軸器、齒輪副、主動輪組、被動輪組等組成。

4起吊天車。天車由機架、提升機構及行走機構三部分組成。機架是槽鋼和鋼板的焊接件，安裝提升機構和行走機構。提升機構由一臺5t慢速卷揚機、一個定滑輪組(5門)和一個動滑輪組(6門)組成。由電動機驅動減速器帶動卷筒運轉控制滑輪組(物體)在垂直方向上的運動，其上升或下降由電動機正反轉來控制。

5液壓系統。液壓系統主要由齒輪油泵、控制閥及2個支撐油缸組成。支撐油缸位于中部平車邊上，用于將中部平車頂起以實現其縱向與橫向移動的切換。

6電氣系統。電氣控制系統設計的原則是突出安全性、先進性和實用性。電氣控制主要包括主控電源、平車行走、起吊部分、限位裝置及液壓控制等。

(二)拼裝架橋機的設計。架橋機的設計過程中有兩個關鍵問題需要解決。由于架橋機的起重量大，架設跨度長，如何以最佳的總體結構形式與運作方式來實現大跨度架橋機的整機吊粱橫移是我們設計時首先需解決的問題。我們在設計中采用了“橋面墩頂”復合支承形式，使架橋機整機橫移時導梁處于前、后雙懸臂狀態，并相應縮短了整機橫移時導粱的懸臂長度(即前部平車支撐在前方橋墩帽粱上，中部平車支撐在已架設的橋面上)。這不僅提高了架橋機側向動態穩定性，還實現了大跨度情況下架橋機在兩點支承狀態下進行整機橫移。總體設計中的第二個問題是如何實現架橋機臂長的變化以適應架設不同長度T梁的需要，為了盡量使架設設備拼裝、拆卸簡單，以適應頻繁變換的橋型構造的架設需要，架橋機主粱利用工地現有拆裝式軍用貝霄梁拼裝，它既能承受軸向力，又能承受一定的局部彎矩，并減輕了主梁自重，使懸臂端撓度及桿件內力大大減小。