三峡泄洪坝坝顶门机轨道梁吊装专用起重机设计

尹会领，董瑞华

（中国葛洲坝集团公司机械船舶有限公司，湖北 宜昌 443007）

三峡泄洪坝坝顶门机轨道梁吊装专用起重机设计

尹会领1，董瑞华2

（中国葛洲坝集团公司机械船舶有限公司，湖北 宜昌 443007）

该起重机作为三峡大坝专用起重设备，主要用于吊装大坝门机轨道梁，复杂的工况条件对设备的安全性、可靠性和起吊重物的定位精度都有很高的要求。笔者简要介绍该设备的主要设计参数。

三峡工程；起重机;设计

三峡工程泄洪坝段坝顶门机大梁上下游各22根，自重65 t。其中下游大梁中心线20+019.000m，可以使用2台高架门机就位。上游大梁中心线20-002.000m，距离▽120栈桥中心线20+060.500m有62.5m，即使用KROLL塔机与SDTQ1800高架抬吊也无法就位，故考虑使用专用起重机转运的方案。

1 主要技术参数及使用要求

1.1 主要技术参数

起重总质量Q=2×32.5 t；

行走速度V=5m/min；

起升速度V=0.9m/min

起升高度轨上3.1m，轨下0.6m；

轨距L=11.6m；

轮距B=3m；

轮数 4；

最大轮压250 kN；

卷扬机卷扬能力50 kN；

滑轮倍率10；

整机总质量G=29.3 t。

1.2 使用要求

起升卷扬和大车运行机构不能同时工作，当门机起吊重物时，为了获得良好的定位性能，起升速度、大车运行速度均要求实现1:10调速，整机自身总质量不得超过30 t。

2 总体设计及设计计算

该设备主要由2台起重总质量为5 t起升卷扬、大车运行机构、门架、电器设备和大车固定锚链组成（见图1）。

图1 门机结构简图

5 t起升卷扬通过滑轮组（倍率为10）转换起吊65 t重物，使得起升机构自重大大降低。大车运行机构采用“三合一”驱动机构，具有结构紧凑、传动比范围宽、效率高、可靠性高等优点。门架为双梁箱形结构，主梁与门腿、门腿与地梁之间采用高强螺栓连接。

2.1 整机稳定性计算

轮跨比3/11.6=1/3.87≈1/4；

工作风压QⅠ=QⅡ×1.2=180 Pa；

非工作状态风压 QⅠ=QⅢ×1.2=720 Pa；

行走平均加速度a平=0.016m/s2；

作用在起重机上工作状态风力P1=3240N；

作用在物体上工作状态风力P2=4275N；

起重机运行制动时水平惯性力 PG=46880N；

起重机运行制动重物水平惯性力 PQ=10400N；

非工作状态作用在起重机上最大风力

起重机挡风面积形心高度h1=5.2m；

上部定滑轮组高度 h2=5.74m；

起重机重心高度 h3=4.8m；

空载起重机沿轨道方向制动时载重稳定性安全系数

满载起重机沿轨道方向制动时载重稳定性安全系数

满载起重机和垂直于轨道（沿桥架）方向的载重稳定性安全系数，由于没有小车运行的惯性力，没有悬臂梁，且挡风面积小，故不需计算；

自重稳定性K1=0.5×G×B/P最大h1=6.5＞1.15。

2.2 主梁计算

根据龙门起重机刚性支腿、门架的计算，主梁用静定简图计算，支腿用一次超静定简图计算。

图2 门机受力示意图

主梁截面为h×b=824mm×410mm，计算得

2.2.1 计算主梁垂直静刚度

2.2.2 弯曲应力计算

2.2.3 稳定性计算

箱型梁需核算腹板的稳定性，由于H/δ=100，只需横向加筋板，不需纵向加筋板，横向加筋板距离计算得a=1600mm，故此横向加筋板距离不得大于1600mm。

2.3 支腿计算

2.3.1 根据一次超静定简图计算门架平面内水平推力

计算得主梁和支腿连接的螺栓每个承受平均拉力为63 kN，此数字偏大，为此设计时在外侧增加斜撑梁，其截面为200mm×200mm×6mm增加连接处的强度和侧向刚度。

2.3.2 支承腿平面内门架受内力计算

I=36667 cm4，

W=1629 cm3，

F=156 cm2。

（1）在风压作用下产生弯矩及应力。

工作风压q=180 Pa

（2）惯性力作用下产生弯矩及应力。物品及起重机惯性力作用于B点力为

（3）垂直支承载荷产生的弯矩及就应力。

（4）检验斜拉杆的压应力。斜杆长为

L=441.3 cm，

压力为

PT=P/cos11.43°=223210N；

σT=22321/156=14.3MPa

杆的柔度

查表得

折减系数ψ=0.97

承压许用应力

（5）下横梁承受的弯矩应力及水平拉应力。下横梁截面参数

中间承受定滑轮拉力为100 kN

产生的弯矩为75000N·m，σ1=12.673MPa

水平力为x=44190 N

产生的应力为

2.4 定滑轮轴计算

轴支承处轴径为Φ140mm,F=153.9 cm3轴端剪应力为

2.5 卷扬机起升拉力计算

起升总质量为

滑轮组倍率为a=10，

润滑稍差滚动轴承

额定为5 t的卷扬机能满足要求。

2.6 运行机构为外购部件

厂家根据工作类型为轻级，起重总质量Q=65 t，起重机总质量 G=30 t，最大轮压 250 kN，行走速度5m/min，现场工作风压q=180 Pa等参数，提供全套运行机构。

3 结束语

三峡二期工程泄洪坝段坝顶门机轨道预制梁，采用该设备吊装平稳、安全，各项指标都满足了设计要求。该设备按期投入生产后，彻底解决了65 t大梁吊装的难题，且使用情况良好，保证了三峡二期工程坝顶门机顺利安装。

[1]张质文.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社，1998.

[2]范钦珊.材料力学[M].北京:高等教育出版社，2000.

[3]GB50009-2001，建筑结构荷载规范[S].

[4]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].

Design of the Special Crane for Lifting of Track Beam of the Gantry Crane on the Sanxia Spillway Dam Crest

YIN Hui-ling1，DONG Rui-hua2
（China Gezhouba Group Machinery&Ship Co.,Yichang Hubei443007,China）

This crane,as special lifting equipment of the Three Gorges Dam,is mainly used for hoisting the track beam of the gantry crane on dam crest.As the complexity of working conditions,equipment safety,reliability and accuracy of the positioning of lifting heavy objects are demanded extremely high.This paper briefly describes the main design parameters of the device.

the Three Gorges Project;crane;design

TH21

A

1672-545X（2011）09-0073-03

2011-06-13

尹会领（1981—），男，河南鄢陵人，助理工程师，主要从事水工机械方面的设计及制造工作;董瑞华（1982—），男，陕西岐山人，助理工程师，主要从事船舶制造工作。