龙门起重机的设计方法及使用实例

殷世豪 李柏霖

（中交二航局二公司，重庆 400074）

在建筑施工中，物资、构件的转运，设备的安装等离不开起重机，起重机根据使用区域和性能分为很多种类：有固定某点使用的，如房屋建筑施工中常用的塔式起重机、码头用的桅杆吊；有固定于某一区域使用的，如厂里的吊车梁、预制件厂的龙门吊；有自行式的起重机，如汽车起重机、履带式起重机等。龙门吊机（龙门起重机）是一种专用于吊运大型桥梁预制构件的大型起重设备，也适用于港口、货场及仓库等货物吊运作业。本文仅对实例中的桥梁预制件施工中用的龙门吊进行设计说明。

一、工程实例

10天高速公路甘肃段徽县（大石碑）至天水高速公路第ST01合同段位于甘肃省徽县，路线全长5.32km。本合同段共三座桥梁，共长4.13km。桥梁基础为桩基和扩大基础，下构为排架墩。上构为小箱梁，先简支后连续梁结构。小箱梁跨径有20.9m、30m两种，箱梁共1096榀，箱梁重约90t。由于十天高速特殊的地理条件，经过比较将预制场选在路线中点附近，靠近王河洛河特大桥小里程桥头。预制场设60t龙门吊机两台，龙门架采用万能杆件组拼，主要完成箱梁移动及吊装上运梁车。

二、60T龙门吊机主要机构和技术参数

1 实例龙门吊机的主要技术参数

（1）最大起重重量：60t；（2）跨度：30m；（3）小车（天车）轨距：1.5m；（4）小车（天车）运行速度：4m/min；（5）大车轨距：1.5m；（6）大车运行速度：12m/min；（7）最大轮压：大车150kNF，小车225kNF；（8）装机总容量：41kW；（9）输入电源：交流380V，50Hz。

2 龙门吊机的主要机构

（1）大车运行机构；（2）小车起升机构；（3）小车运行机构；（4）龙门架；（5）电器系统。

三、龙门吊的设计思路及方法

1 设计思路

首先根据吊运构件的使用区域、重量、起吊净高作龙门架的结构设计；其次根据结构吊重及自重、大小车的行走速度作机械设计，确定吊机的装机功率；再次根据装机功率、吊机操作动作作供电及电器系统设计。

2 设计方法

（1）结构设计。根据工场地的大小，预制构件的尺寸以及构件的转运方法确定预制场的平面布置，即确定龙门吊的净跨度和大车行走距离，再根据构件的起吊高度确定龙门吊的净高，这样就确定了龙门吊机的结构布置。龙门架通常采用万能杆件组拼，杆件具有一定的通用性和互换性，便于拼装成不同的结构形式，便于拆除及运输。也有采用钢箱梁、型钢桁架以及采用贝雷梁组拼的。本实例介绍由万能杆件组拼的龙门架的结构设计方法。实例预制场面积为40×120（m2），龙门架净高14米，净宽30米。龙门架横梁高4米，上下弦杆为4N1（N2），中弦杆为2N1（N2），其余杆件为二组合。龙门架立柱立杆为4N1（N2），底部加宽部分增加立杆为2N1（N2），其余为二组合。节点由节点板联结，节点为刚性。

（2）机械设计。①大车行走机构：本实例大车行走机构行走轮采用旧的火车车轮，基础为轨枕碎石基础，钢轨采用P50重型钢轨，枕木采用22×28枋木。大车运行采用单电机、减速箱、驱动车轮组的形式。电动机直接联于减速器，减速器带动一级开式齿轮、一付驱动车轮组和自带锥形闸闭式制动器；锥体的弹簧力可通过调节螺距而变化，从而达到所需要的最合适的制动力距。

②起升机构：采用电动机双输出，通过弹性柱销轴器联结一个减速箱，由减速箱带动一级齿轮付驱动卷筒。该机采用双起升机构联动形式，但各机构又可独立操作。既可补偿不同现象也可适应不同工况。由单起升机构独立工作，其中一个卷筒同轴带动一个可调节行程的高度限制器，以限制起升的最大行程，起到安全保护作用。

（3）供电及电器系统设计。工地用电一般采用50Hz三相380V交流电，电源通过重力式电缆卷内集电环装置，输送到电柜，起升机构和大车运行机构均配电阻器，用于减压启动。电源主电路设有主电源自动开关总停按，还设有过载短路、失压保护装置。控制电路电压为220V，各机构均装有过流继电器保护电机，并设有零位保护和正反向联销。根据装机功率选用电缆型号及截面，计算时按计算电流以及按电路降压计算的两种结果比较，选用计算截面较大的一种。

3 龙门吊机的安装

（1）龙门吊机的安装首先要进行行走轨道的铺设，其位置、标高要符合设计和安装要求。吊机的安装和验收要满足《起重设备安装工程施工及验收规范》（GB50278-98）。

（2）本例龙门吊横梁重50t，高4m，安装位置高20m，整体吊装需大吨位自行式吊机。结合工地实际情况，采用2台25t汽车吊机抬吊。横梁先拼装为2m高，且分为两段吊装。吊时需在靠中连接处先搭设临时支撑，等横梁联结及横梁与立柱联结好后拆除临时支撑，再拼装上层桁架。在使用过程中要经常检查节点螺栓的紧固情况，确保龙门吊的使用安全。在安装过程，有的电器部分如大车行走系的电机先要临时接通，大车可以自行，以便于安装就位。

五、龙门吊机的荷载试验及试运行

按照GB50278-98规范，起重设备安装调试完毕，必须经负荷试验和试运转合格办理工程验收并由安检部门颁发使用证后方可投入使用。本例试吊重物采用万能杆件，按照设计吊重的1.4倍加载。加载后大车静止，小车左右来回走动，观察杆件的受力和变形情况，主要是观测龙门架跨中挠度，检查小车起吊系及横移系的运行情况。其次让小车靠近立柱，观测立柱的变形情况。再次让小车静止于跨中，行走大车，检查大车的运行情况，检查合格后方可投入使用。

结语

在龙门吊机的设计中，根据施工场的情况确定预制场总体布置，其布置要与预制构件的转运出场方式相结合，否则预制效率将受到很大的影响。在所有的结构中龙门架的结构稳定性验算尤其重要，龙门架结构常利用式地现有材料，本实例中采用万能杆件，因该杆件已用过两个工地，本次计算时杆件的截面面积仅按85%计，使龙门架有较大的安全储备。

[1]唐敏.单主梁龙门起重机结构动态优化研究[D].中南林业科技大学，2013.