一種簡易高低腿式側向提梁機的設計與應用

馬華兵

摘要：文章介紹了高低腿式側向提梁機的結構設計、結構驗算、組裝調試與試吊方案，并進行了試驗分析，證明了該提梁機滿足施工要求，對同類型施工有很好的借鑒意義。

關鍵詞：高低腿式;側向提梁機;結構驗算;空載試驗;靜載試驗;動載試驗

中圖分類號：U445.3 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.036

文章編號：1673-4874（2019）09-0126-02

0引言

利用施工現場常規的標準材料，加工組裝簡易高低腿式側向提梁機，很好地解決了中小型預制梁板的側向提升，具有加工組裝便捷、受施工場地限制小等特點。文章重點對高低腿式側向提梁機的結構設計、結構驗算、組裝調試與試吊進行了全面闡述，并進行了試驗分析，說明了該提梁機滿足施工要求。

1 工程概況

某橋梁工程引橋設計采用10x25m預應力鋼筋混凝土小箱梁，共計250榀。由于施工場地受限，預制場地位于引橋側后方，梁板預制、存放平行于橋梁縱向。梁板安裝采用雙導梁式架橋機進行架設。梁板運輸、喂梁方式采用輪胎式運梁車，先沿運梁便道縱向運輸，然后利用側向提梁機提梁上橋，最后再利用橋上的輪胎式運梁車縱向尾部喂梁。

受施工場地、施工資源等因素影響，側向提梁沒有采用常規的標準式龍門吊機，而是利用現場設備、材料，自行設計、加工拼裝了一臺簡易的高低腿式側向提梁機，使用安全可靠、操作便捷，很好地滿足了施工需求。

2提梁機的結構設計

提梁機采用簡易的門式結構、高低腿的設計，橫跨于橋側運梁便道上。提梁機凈高為10m，綜合考慮橋上橋下運梁通道寬度，凈寬設計為11.5m。高腿位于橋側便道邊緣，低腿位于已安裝的梁板上.低處支撐腿內側采用2xφ32cm無縫鋼管，并采用20cm工字鋼斜撐固定;高處支腿采用雙排2xφ22cm無縫鋼管，各支撐腿高度每4m采用20cm槽鋼設置縱橫向剪刀撐。主梁為兩根雙拼H600x 200工字鋼，與支撐腿搭接，釋放支撐點彎矩，并利用型鋼、鋼板對主梁進行防傾覆固定。主梁上放置兩臺自行式提升卷揚機，功率為14kW，行走電機功率為0.8kW，卷揚機最大起吊重量為50t，實際操作按40t進行控制。提梁機高腿基礎采用鋼筋混凝土承臺，以保證支撐穩固;低腿支撐位置選擇在已安裝完成、形成穩固橫向連接的內側腹板對應的梁板頂面處，支撐腿下部墊放60cmx 60cmx 2cm的鋼板，以確保支腿支撐穩固，分散支撐應力，避免對已架設梁板造成損傷。

附屬設備安裝包括提梁機線路架設、電器安裝、安全開關安裝、天車滑行控制器及止軌器安裝。線路安裝結束后，確保布局合理，安全開關靈敏、有效，電阻符合防雷要求，軌道接地電阻≤4Ω。圖1所示為高低腿式側向提梁機結構示意簡圖。

3提梁機的結構驗算

提梁機所用的自行式提升卷揚機是大型梁板提升設備常用的機械產品，不需要再進行專門的驗算。驗算的主要內容為分析梁板提升作業時整個提梁機的受荷情況，并進行荷載組合，驗算提梁機結構的整體安全性能。

3.1提梁機荷載取值與組合

按照單個門式提梁機計算吊重取值40t;滿載情況下，吊鉤起升速度υ=0.75m/min，小車運行速度υ=3.0mm/min;提梁機采用雙軌雙輪支撐形式，起升高度為10m，最大工作風速六級。提梁機工作級別按照《起重機設計規范》第3.2條起重機整機分級的規定，可以確定40t高低支撐腿門式提梁機整機工作級別如表1所示。

材料許用應力按照《起重機設計規范》（GB/T3811-2008）要求，提梁機結構計算采用許用應力設計法，則A、B、C三種組合安全系數分別為1.48、1.34、1.22。按照《起重機設計規范》（GB/T3811-2008）第4.2條規定起重機及其金屬結構計算，應考慮三種不同基本載荷情況：

A：無風工作情況;

B：有風工作情況;

C：在特殊荷載作用下的工作情況或非工作情況。

三種不同基本載荷情況分為多種情況，在此根據項目40t高低支撐腿提梁機具體情況選擇A1、A3、B1、B3、C2、C3六種載荷組合進行計算，具體說明如下：

A1：提梁機處于正常工作狀態下，只與正常操作控制下的其他驅動機構所產生的驅動加速力相組合，不受其他因素的影響。

A3：提梁機處于正常工作狀態下，不受其他因素的影響，（空中）懸吊著梁段，此時應考慮懸吊梁段及吊具重力及起升機構引起的驅動加速力相組合。

B1：在A1的載荷組合下應考慮工作狀態最大風載荷及其他氣候影響。

B3：在A3的載荷組合下應考慮工作狀態最大風載荷及其他氣候影響。

C2：提梁機處于非工作狀態下，受到非工作狀態風載荷及其他氣候的影響。

C3：提梁機在試驗狀態下，考慮試驗載荷、試驗狀態風載荷及其他氣候影響。

采用許用應力法設計時，載荷組合系數情況如表2所示，提梁機結構計算時按跨中最不利情況進行各載荷組合計算，提梁機載荷組合詳見表2。

3.2提梁機結構驗算

采用Midas Civil軟件建立計算模型，按照表中各種載荷組合，依據《起重機設計規范》《鋼結構設計規范》等，并結合40t高低腿門式提梁機實際工作情況，分別對提梁機各工況進行結構驗算。作為簡易起重機及臨時結構，提梁機變形情況詳見下頁圖2。通過對模型變形情況分析可知，其強度、剛度及穩定性均符合40t提梁機結構要求。

4 提梁機的組裝調試與試吊

由于提梁機為現場加工組裝的設備，又屬于大型起重設備，為確保使用的安全性，在設備使用前，必須進行設備試吊。按要求分別進行空載試驗、靜載試驗和動載試驗。在這里重點介紹空載試驗和靜載試驗的試驗過程和數據分析。

4.1空載試驗

（1）對所有傳動機構的轉動情況進行檢查，采用手轉動制動輪的方式檢查機械傳動機構安裝情況是否正確，檢查后是否發現卡阻現象。

（2）按照各機構的運動方向、額定速度試轉，檢查機構運轉的平穩性、有無沖擊振動。

（3）為了檢查起升機構的升降狀況，連續升降三次觀測機器工作狀況。

（4）為了檢查行走機構的運行情況，將門機沿軌道的全長往返移動三次。

（5）在設備空載運轉時，對各機構的限位開關進行全面仔細檢查。

（6）在設備空載運轉時，軸和裝在其上的部件不應有振動和跳動現象。

（7）為了保證正常移動，提升機行走機構車輪應全部與鋼軌接觸，且在移動時車輪邊緣不與軌道之間產生嚴重摩擦。

4.2 靜載試驗

（1）靜載荷試驗程序為：起升機構試驗載荷加載幅度按照50%P、100%P、110%P進行，在每種試驗工況下應起升至離地面100-200mm處，懸空時間應≥10min，反復三次。

（2）提梁機在進行靜載試驗過程中應開展的檢測調整和檢測的項目如下：

①當起升機構起吊達到100%試驗載荷時，提梁機門架主梁跨中的撓跨比應≤1/2000。

②為保證靜載試驗正常和安全進行，在各種試驗工況下都應保證各起升機構中的制動器正常工作，保證其在試驗荷載達到110%額定載荷時能夠正常制動，且動作應平穩可靠。

③當設備處于超負荷試運轉時，如試驗中發現下撓度超過規定值，應適當調低額定值，再進行額定負荷試運轉，對撓度進行重新測量，直至測量結果滿足撓跨比≤1/2000的要求，即認定為合格.

在進行超載試驗后，即對起重機的鋼結構進行全面檢查，查看設備各部件是否出現裂紋、油漆剝落、永久變形等問題，是否發生損壞影響門機性能與安全的情況，設備各部位連接處是否出現松動或損壞現象。靜載試驗撓跨比計算如表3和表4所示。

試驗后通過對表3和表4數據進行分析可知，先后進行兩個循環的加載后計算得到靜荷載撓度比分別為1/4803和1/4706，均遠小于設計要求的1/2000。且在試驗前后未發現設備各部件出現裂紋、油漆剝落、永久變形等問題，也沒有發生影響門機性能與安全的情況，未發現設備各部位連接處出現松動或損壞現象。綜上所述，認為該項試驗結果合格。

5 結語

橋梁梁板安裝總會受到施工場地的影響和各種因素的制約，使得側向提梁在施工現場被廣泛采用。常用的側向提梁常采用大型龍門吊，在使用時由于受橋跨結構和場地的影響，一般采用大跨徑全幅布置，但特殊設備費用高昂，安裝繁瑣;如采用單幅布置，龍門吊相對應的半幅梁板安裝就會受到很大影響。而這種簡易高低腿式側向提梁機相對于常規龍門吊，由于采用高低腿的設計，利用已安裝完成的橋跨作支撐面，其占用場地大大減小，也不影響對應半幅的梁板安裝。而且提梁機組裝材料都是標準型鋼、鋼管等施工現場通用性材料，是對現場現有材料的充分利用，施工費用也大大降低。提梁機采用簡易的門式結構，結構穩定性高，加工組裝也便捷。因此這種側向提梁的新方法，具有使用受場地限制小、價格低廉、易于組裝使用等特點，結構安全可靠，設備操作簡便。在進行30m以下的中小型預制梁板側向提梁時有很好的適用性和經濟性，對以后的相似工程施工也有很強的借鑒和指導價值。