贝雷片拼装龙门吊及架桥机的设计研究

冉龙波

[摘要]介绍采用贝雷片拼装拼龙门吊与梁架桥机的基本构造，总结设计思路和设计要点。

[关键词]钢桥龙门架桥机贝雷片双导梁设计

中图分类号：TH12文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)0620121—01

一、贝雷片拼装龙门吊

(一)龙门吊机主要结构

自拼龙门主要由横梁、腿柱、走行系统、提升及横移系统(天车)、控制室等几部分组成，横梁和腿柱作为龙门主体受力的结构，采用装配式公路钢桥HD200贝雷片拼装，组合形式为加强的双排单层结构，立柱净高12.2m，4节贝雷拼装，由于使用时绝大部分轴力均传到内侧弦杆，故对内弦杆进行加强，相应的走行平车分配梁也作加强。立柱主要传递轴力和横梁端部传递固端弯矩，各排桁节之间用竖向支撑架和水平支撑架连接，保证受压稳定和整体受力。

横粱为加强的双排单层由10节贝雷装配而成，排距组合为1.2m+1.3m+1.2m，中部1.3m宽度范围内无支撑和其他结构，保证天车吊具横移不受干扰，此横粱排距(宽度)较一般龙门大，主要考虑增加侧向旁弯刚度和整体稳定，更主要的是可根据需要改装为更大吨位、更大跨度的龙门，形成0.6mX2+1.3m+0.6mX2组合的3排单层结构，横梁两端各3节贝雷为超高剪力桁架，中部4节为标准桁架，抗弯矩达8228，6kNm，抗剪达1940kN。

天车每台龙门配置1台，完成构件的提升、横移和控制安装就位，由一个5.5kW慢速电机驱动，轮距2m，轨距2.5m，走行平稳，安全灵活。

走行系统由4台四轮电动平车构成，每台平车配备一部主动电机和一部摆线针轮减速电机，使起吊和制动平稳，减小惯性力和冲击力影响，保证施工应用的安全性和稳定性。

(二)拼装龙门吊机的设计

1参数及荷载的确定。参数的确定要结合考虑预制场布置情况、桥位、桥跨及桥面宽度因素和桥台标高、纵坡以及存梁、叠梁高度、预留净空等。确定龙门净高12m(加上走行及轨道达14m)，净跨30m，净吊50t。

2计算模式及受力分析。龙门吊机实际为HD200贝雷片组合销结结构，截面参数和容许内力均为已知，将其简化为变截面刚体门架进行计算。

3，结构稳定性的验算。主要检验龙门结构的整体稳定性，通过确定其最不利情况下产生的倾覆力矩(包括惯性力矩、风荷载倾覆力矩等)，以及其自身的稳定力矩(先假定一个走行间距，可确定龙门稳定性)。

(三)龙门吊机拼装要点

一般按照如下顺序拼装：场地平整一铺轨、组装走行及车架一立柱横卧拼装、铰座焊接－立柱安装并拉锚固定－横粱拼装－吊装横梁、与立柱销接－端桁架安装－铺设天车轨道－天车安装调试－电控系统安装－调试、试运行。

拼装注意事项：1双轨龙门对走行轨道铺设质量要求较严，否则走行小车及龙门主体会产生很大的次应力，引起变形甚至破坏。因此要求轨道平顺，连接牢固，严格控制轨距、跨距和轨顶标高。2注意区别上下弦杆，防止销孔及螺栓孔错位，无法装配。3贝雷与加强弦杆、各支撑架均实行错位连接，防止接头变形影响整体刚度和使用效果。4横粱吊装就位时使用2台25t吊机抬吊，以保证安全，与立柱连接时应先连接一端，便于调整。5，总装时注意阴阳头相对应，包括立柱与支座、立柱与横梁桁架之间的接头对应，否则无法总装。

二、贝雷片拼装架桥机

(一)架桥机主要结构。该贝雷桁架双导梁架桥机主要由双导粱、3个平车(前、中、后、横梁、起吊天车、液压系统和电气控制系统等组成。贝霄桁架双导粱架桥机以贝雷桁架为结构单元，通过钢销与螺栓连接而成。导梁下部安装有6台导梁平车，其中2台为可转位主动平车，2台为前部主动平车，2台为尾部被动轮组。两导粱上部铺设有枕木、钢轨，钢轨上放置有4台横梁纵移平车，每2台横梁纵移平车之间由天车横粱连接，天车横梁上铺设有钢轨，供天车横向行走。横梁纵移平车是单轨主动平车，每组横梁的两台纵移平车由电气线路控制实现纵向行走，两组横粱可以单独使用，也可以联机使用。天车由行走机构和提升机构两部分组成，提升机构实现吊装，行走机构实现横向位移。

1双导粱。主梁是架桥机的主要承载结构。其强度与刚度直接关系到架桥机的性能与安全，因而其设计计算十分关键。其设计在满足强度的前提下，主要控制导梁的刚度，使导梁在架桥机纵移时的悬臂挠度不致过大，同时又不会因各平车之间的支承高度差异而使导粱产生过大的内应力。

2横梁。采用了箱形截面梁，按设计要求组合成一体。4台横梁纵移平车均由机架及行走部分组成，机架是用钢板与槽钢的焊接件，行走部分包括跑轮、电动机、减速器、齿轮副，由电动机带动减速器，通过齿轮副带动主动跑轮运转。

3中部平车。中部平车由机架、电动机、弹性联轴器、齿轮副、主动轮组、被动轮组等组成。

4起吊天车。天车由机架、提升机构及行走机构三部分组成。机架是槽钢和钢板的焊接件，安装提升机构和行走机构。提升机构由一台5t慢速卷扬机、一个定滑轮组(5门)和一个动滑轮组(6门)组成。由电动机驱动减速器带动卷筒运转控制滑轮组(物体)在垂直方向上的运动，其上升或下降由电动机正反转来控制。

5液压系统。液压系统主要由齿轮油泵、控制阀及2个支撑油缸组成。支撑油缸位于中部平车边上，用于将中部平车顶起以实现其纵向与横向移动的切换。

6电气系统。电气控制系统设计的原则是突出安全性、先进性和实用性。电气控制主要包括主控电源、平车行走、起吊部分、限位装置及液压控制等。

(二)拼装架桥机的设计。架桥机的设计过程中有两个关键问题需要解决。由于架桥机的起重量大，架设跨度长，如何以最佳的总体结构形式与运作方式来实现大跨度架桥机的整机吊粱横移是我们设计时首先需解决的问题。我们在设计中采用了“桥面墩顶”复合支承形式，使架桥机整机横移时导梁处于前、后双悬臂状态，并相应缩短了整机横移时导粱的悬臂长度(即前部平车支撑在前方桥墩帽粱上，中部平车支撑在已架设的桥面上)。这不仅提高了架桥机侧向动态稳定性，还实现了大跨度情况下架桥机在两点支承状态下进行整机横移。总体设计中的第二个问题是如何实现架桥机臂长的变化以适应架设不同长度T梁的需要，为了尽量使架设设备拼装、拆卸简单，以适应频繁变换的桥型构造的架设需要，架桥机主粱利用工地现有拆装式军用贝霄梁拼装，它既能承受轴向力，又能承受一定的局部弯矩，并减轻了主梁自重，使悬臂端挠度及杆件内力大大减小。