浅谈现有龙门吊升级改造高低腿龙门吊技术研究

程宝康 管秀洋 雒 通

(中国建筑土木建设有限公司，北京 100070)

在我国现阶段桥梁工程建设过程当中，所涉及的范围较为广泛，直接影响着我国高等级公路的建设质量和建设实用性。在高速公路、一级公路质量不断提高的情况下，也需要及时更新高等级公路建设过程中所使用的各种大型机械设备，进而提高整个高等级公路网的建设速度。在目前高等级公路工程建设过程当中，主要选择使用预制箱(T)梁提运施工技术，对整个施工现场的机械设备进行管理，但是由于受施工建设现场位置的不同，导致对龙门吊的跨度、两侧支腿形式、高度和建设质量有了更新的要求，为了能够全面充分的利用施工现场和机械设备的各种资源，需要针对现有情况，对整个龙门吊的建设进行适当调整。

1 工程概况

本次施工建设以某国道一级公路新建工程为主要设计对象，要求双向六车道、设计最高时速120km/h、实际限速80km/h，在工程建设过程中改造原有的机械设备和零件方式，达到施工建设标准。

2 主要部件改造方案

2.1 改造原则

在整个龙门吊施工建设改造过程当中，要遵循以下几方面的改造原则:首先，要充分考虑施工现场的各项资源设施和工作环境，确保设备的使用性能和使用安全性，在此基础之上对设备进行适当的改造和调整，或者选用节能性较高的设备。其次，在确保施工现场安全的情况之下，尽可能全面的保证原有设备和零部件的不更换性，避免在对设备零件更换过程当中，导致出现零件不匹配的现象，影响整个施工工作的正常开展。最后，在改造后的机械设备应该满足整个设计要求，符合工程建设标准，各种安全设施也要达到相关要求。

2.2 工作条件

在整个工程建设全面开展的过程中，工作条件相对困苦，工程建设海拔高度小于2km，空间环境温度大概在-15℃左右，在工程建设全面开展过程当中，还有不同大小的风级，直接影响着整个工程建设的全面开展。除此之外，在工程建设过程当中，由于受气候和温度的影响，部分情况下还需要在夜间进行工程建设，因此还需要夜间照明设备。

2.3 主要技术指标

为了保证改造之后的设备能够正常使用，在改造过程中，对各个设备的技术指标也有了相对应的标准。比如钢丝绳的安全系数要达到5.96左右，吊杆拉伸应力安装系数应该在6.28左右，整个工程建设安全系数在1.66左右。

2.4 作业原理

在工程建设过程当中，需要使用一台60+60t的龙门吊机设备，通过起重系统的各项调动，抬吊80t的T梁，在T梁抬吊之后，要保证T梁在架设区的安装工作正常。在起吊机工作开展过程当中，可以考虑选择使用单机工作，也可以考虑使用两级联动共同工作。

2.5 主梁部分

为了能够保证整个龙门吊的正常运行，需要确保龙门吊的主梁部分其承载力可以达到整个工程建设标准，对于主梁来说，基本上都会选择使用双柱梁箱型结构，整个结构建设相对较为紧密、复杂，主梁由三个阶段拼装连接，中间通过连接板进行连接，在主梁设计和建设过程当中，选择使用低合金钢焊接进行整个箱型结构的建设，各个阶段之间选择使用螺栓紧固连接，紧密性和安全性相对较高。对于整个工程建设的强度和高度来说，主梁部分受到的影响并不大，因此，在主梁建设过程当中，可以选择使用传统的主梁施工，对于施工机械设备可以不对其进行改造，但是为了能够保证其连接的紧密性，还可以及时的更换连接栓。由于主梁的长期使用，会导致主梁外表面出现锈蚀的情况，为了避免锈蚀情况严重化，影响其建设效果和使用效果。

高低腿龙门吊使用的是 Q235钢材，屈服强度以及起重机的使用应力在标准范围内，具备一定的安全性。在主梁的跨中位置会存在集中荷载，在进行龙门吊运梁时，如果处于该位置，那么不能够保证接触面积充分，所以该处的构建可能会承受一定的压力，应力值虽然比较大，但是小于使用应力，所以龙门吊的整体强度是不会受到太大影响的。在此过程中，要防止出现跨中突然停止的情况，这主要是因为龙门吊主梁应力值比较大，与此同时也不能够出现突然加速运行的情况。

2.6 刚性支腿部分

经过改造之后的龙门吊高度与传统的龙门吊施工建设高度相比增加了3m左右，同时刚柔腿改造后高差1.5m，为了能够保证龙门吊的正常工程建设，需要对支腿部分进行刚性建设和刚性测量，保证整个支腿部分的受力均匀。对于支腿的受力均匀建设选择使用八字型加高方案，在支腿部分进行改造过程当中，下横梁部分受到的影响并不大，可以进行重复使用，但是由于钢腿阶段之间的倾斜角度发生变化，因此需要在原有的基础之上对整个倾斜角度进行适当调整，需要将刚腿节段段部分重新切割制作，保证其承载力。

科学合理的对主梁的净高度进行检验是至关重要的，这样才能够保证主梁起到一定的作用。龙门吊的使用是比较频繁的，根据起重机的设计规范可知工作等级为a6，在此过程中，主梁的垂直径高度和跨度之间存在着一定的关系，可以用公式f≤L/800进行表示，最终所得到的数值为f=24 000/800=30mm>2.9mm，龙门吊的跨度为24m，因此垂直静高度也是符合要求的。

2.7 柔性支腿部分

龙门吊的整个工程建设高度增加，柔性支腿高度也要不断的加高。柔性支腿建设应该与刚性支腿建设要求相同，都要保证其受力均衡，对于柔性支腿建设，仍然选择使用八字型加高方案，保证下衡量的使用安全性，需要对整个柔性支腿部分的柔腿节段部分进行切割和制作。

2.8 支腿验算

高低腿龙门吊有8个高低支腿，其主应力值[σ]=σ/1.3=235/1.3=181MPa，与材料的许用应力值相比较是比较小的，由此可以看出，直腿的强度是符合要求的。钢管桩式支腿的主要材料，在此过程中要对其稳定性进行相应的计算，最终结果表明稳定性是符合要求的。

2.9 大车走行系统

经过改造之后的龙门吊机，刚性支腿和柔性支腿与之前相比都有所增加，因此整个机械设备的重量也就随之增加，需要对走行系统进行适当的改变，提高总行系统的承载力。经过数据核算，在总行系统设计和建设的过程当中，可以在原有的基础之上，对于部分区域进行严格检查，保证轴和轴承的承载力符合要求，如果承载力较低，需要对其进行适当的调整和清理，保证其承载力符合建设标准。

2.10 起重小车

在龙门吊改造之后，整个龙门吊的吊起高度发生变化，那么就会导致其中钢丝绳也要进行更换，钢丝绳的质量，直接影响着整个起重机的工程质量和工作安全性。因此，必须要加强对起重钢丝绳的建设管理，提高起重钢丝绳的建设刚度和强度。对于起重钢丝绳来说，主要是对卷扬机内的钢丝绳长度进行适当的调整，为了确保其建设高度达到要求，可以适当的增加卷筒内的钢丝绳排量，保证其能够满足整个工程建设标准。对于没有更换的机械设备和零件，需要进行详细的检查和测量，一方面要保证其使用安全型，另一方面要保证各个零部件的数量和质量是否合格或达到标准，避免零部件出现缺少的情况，影响整个工程的正常开展和建设。

2.11 防风设计

在龙门吊改造过程当中，防风设计也是一项相对比较重要的组成部分，防风设计主要包括安装防风铁楔、拉索锚定装置和风速风向报警仪装置等部分组成。通过使用防风设计，不仅可以大大提高龙门吊的施工安全性，还可以保证整个工程建设的全面开展。

3 整机校核计算

3.1 整机稳定性计算

在整个工程建设开展过程当中，稳定性是保证工程建设安全的基础，必须要加强对整机稳定性的校核计算，避免由于风力过大的影响，导致起重机无法正常工作，出现倾斜的现象。对于整机稳定性校核计算，可以通过以下几方面进行详细分析。

(1)稳定力矩计算。稳定力矩主要是指龙门吊机械设备在空载的状态时是否能够长期处于稳定的情况，其计算力矩如下。

M稳=FS=470×6.25=2 937t·m。

(2)风倾覆力矩计算

M风=F风·H=CKhqA·H=676t·m。

式中，C为风力系数，与风阻结构物的表面形状有关，此处取1.4；Kh为设备发生高度变化时的修正系数取1；A为迎风面积。

(3)惯性倾覆力矩计算

M惯=G×f-4.7×106×0.383=186.32t·m。

式中，f为龙门吊制动系数。

(4)倾覆力矩

∑M倾覆=M风+M惯=862.32t·m。

K稳=M稳÷∑M倾覆=3.41。

抗倾覆稳定系数K稳=3.43>1.5，说明该设备在改造之后仍然符合工程建设标准。为了能够保证其系统的安稳性，需要按照整个工程建设标准，进行风速检测，保证在一定风速下，风速报警器可以快速的发出警报，帮助工作人员暂停整个施工现场的正常工程建设。

3.2 大车轮压计算

大车轮压核验计算对整个工程建设来说，也是一项较为重要的组成部分，因为龙门吊高度增加，龙门吊提梁载重也会随之增加，如果大车轮出现偏载的情况，那么就会导致其承载压力不均匀，出现翻倒现象。根据车轮的静强度要求，最大轮压如下。

其中，C计算系数取1.9，D为车轮踏面直径600(mm)。

3.3 大车驱动计算

(1)运行阻力计算

摩擦阻力

Fm=(Q+G)ω。

Q按吊梁载荷450t计，改造后整机重量470t，ω摩擦阻力系数查表取0.006。

Fm=(450+470)×104×0.006=5.52×104(N)。

坡度阻力

FP=(Q+G)sinα。

最大允许坡度为1%，角度较小时计算中可用1%代替sin1%。

FP=(450+470)×104×0.01=9.2×104(N) 。

风载荷阻力

FF=CqA。

C为风载体型系数，取值1.4；q在重载工作时取250N·m2；A为迎风面积，计算值为215.6m2。

计算结果为

FF=7.56×104(N)。

(2)大车行走驱动电动机的校验。

电动机稳态运行功率

式中，运行阻力Fj=222.8kN；速度v为8m/min；η取0.85；电机数m为8。将上述值代入公式Pj，计算结果为4.37kW。通过以上各项计算数据，可以表明经过改造之后的龙门吊机使用安全性与之前相比并无差别，可靠性也更加的有保障。

3.4 卷扬制动器

传统的龙门吊钢丝绳在管理过程当中，缠绕圈数为五层。当龙门吊的高度增加之后，钢丝绳的缠绕圈数随之增加，通常情况下要达到七层以上。此时不仅其承受压力符合标准，而且其吊起高度和稳定性也更加的有保障。

4 改造效果及使用情况

在龙门吊经过加高、刚柔腿改造后，目前已经多次使用在桥梁工程建设过程当中，而且建设稳定性较好，符合整个工程建设标准。运行正常，是未来高速铁路工程建设的主要使用技术方式之一。

5 结 语

综上所述，经过以上各方面的要求和改造之后，龙门吊的施工建设质量更加有保证，建设安全性也更高，而且经过科学的分析和计算之后，其更能满足工程建设标准，符合我国未来在工程建设方面的主要发展和投入。龙门吊施工技术的不断改进，为后期各项施工技术的实施和开展奠定了良好的基础。