龍門起重機(jī)的設(shè)計方法及使用實(shí)例

殷世豪 李柏霖

（中交二航局二公司，重慶 400074）

在建筑施工中，物資、構(gòu)件的轉(zhuǎn)運(yùn)，設(shè)備的安裝等離不開起重機(jī)，起重機(jī)根據(jù)使用區(qū)域和性能分為很多種類：有固定某點(diǎn)使用的，如房屋建筑施工中常用的塔式起重機(jī)、碼頭用的桅桿吊；有固定于某一區(qū)域使用的，如廠里的吊車梁、預(yù)制件廠的龍門吊；有自行式的起重機(jī)，如汽車起重機(jī)、履帶式起重機(jī)等。龍門吊機(jī)（龍門起重機(jī)）是一種專用于吊運(yùn)大型橋梁預(yù)制構(gòu)件的大型起重設(shè)備，也適用于港口、貨場及倉庫等貨物吊運(yùn)作業(yè)。本文僅對實(shí)例中的橋梁預(yù)制件施工中用的龍門吊進(jìn)行設(shè)計說明。

一、工程實(shí)例

10天高速公路甘肅段徽縣（大石碑）至天水高速公路第ST01合同段位于甘肅省徽縣，路線全長5.32km。本合同段共三座橋梁，共長4.13km。橋梁基礎(chǔ)為樁基和擴(kuò)大基礎(chǔ)，下構(gòu)為排架墩。上構(gòu)為小箱梁，先簡支后連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。小箱梁跨徑有20.9m、30m兩種，箱梁共1096榀，箱梁重約90t。由于十天高速特殊的地理條件，經(jīng)過比較將預(yù)制場選在路線中點(diǎn)附近，靠近王河洛河特大橋小里程橋頭。預(yù)制場設(shè)60t龍門吊機(jī)兩臺，龍門架采用萬能桿件組拼，主要完成箱梁移動及吊裝上運(yùn)梁車。

二、60T龍門吊機(jī)主要機(jī)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

1 實(shí)例龍門吊機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

（1）最大起重重量：60t；（2）跨度：30m；（3）小車（天車）軌距：1.5m；（4）小車（天車）運(yùn)行速度：4m/min；（5）大車軌距：1.5m；（6）大車運(yùn)行速度：12m/min；（7）最大輪壓：大車150kNF，小車225kNF；（8）裝機(jī)總?cè)萘浚?1kW；（9）輸入電源：交流380V，50Hz。

2 龍門吊機(jī)的主要機(jī)構(gòu)

（1）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；（2）小車起升機(jī)構(gòu)；（3）小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；（4）龍門架；（5）電器系統(tǒng)。

三、龍門吊的設(shè)計思路及方法

1 設(shè)計思路

首先根據(jù)吊運(yùn)構(gòu)件的使用區(qū)域、重量、起吊凈高作龍門架的結(jié)構(gòu)設(shè)計；其次根據(jù)結(jié)構(gòu)吊重及自重、大小車的行走速度作機(jī)械設(shè)計，確定吊機(jī)的裝機(jī)功率；再次根據(jù)裝機(jī)功率、吊機(jī)操作動作作供電及電器系統(tǒng)設(shè)計。

2 設(shè)計方法

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)工場地的大小，預(yù)制構(gòu)件的尺寸以及構(gòu)件的轉(zhuǎn)運(yùn)方法確定預(yù)制場的平面布置，即確定龍門吊的凈跨度和大車行走距離，再根據(jù)構(gòu)件的起吊高度確定龍門吊的凈高，這樣就確定了龍門吊機(jī)的結(jié)構(gòu)布置。龍門架通常采用萬能桿件組拼，桿件具有一定的通用性和互換性，便于拼裝成不同的結(jié)構(gòu)形式，便于拆除及運(yùn)輸。也有采用鋼箱梁、型鋼桁架以及采用貝雷梁組拼的。本實(shí)例介紹由萬能桿件組拼的龍門架的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。實(shí)例預(yù)制場面積為40×120（m2），龍門架凈高14米，凈寬30米。龍門架橫梁高4米，上下弦桿為4N1（N2），中弦桿為2N1（N2），其余桿件為二組合。龍門架立柱立桿為4N1（N2），底部加寬部分增加立桿為2N1（N2），其余為二組合。節(jié)點(diǎn)由節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)，節(jié)點(diǎn)為剛性。

（2）機(jī)械設(shè)計。①大車行走機(jī)構(gòu)：本實(shí)例大車行走機(jī)構(gòu)行走輪采用舊的火車車輪，基礎(chǔ)為軌枕碎石基礎(chǔ)，鋼軌采用P50重型鋼軌，枕木采用22×28枋木。大車運(yùn)行采用單電機(jī)、減速箱、驅(qū)動車輪組的形式。電動機(jī)直接聯(lián)于減速器，減速器帶動一級開式齒輪、一付驅(qū)動車輪組和自帶錐形閘閉式制動器；錐體的彈簧力可通過調(diào)節(jié)螺距而變化，從而達(dá)到所需要的最合適的制動力距。

②起升機(jī)構(gòu)：采用電動機(jī)雙輸出，通過彈性柱銷軸器聯(lián)結(jié)一個減速箱，由減速箱帶動一級齒輪付驅(qū)動卷筒。該機(jī)采用雙起升機(jī)構(gòu)聯(lián)動形式，但各機(jī)構(gòu)又可獨(dú)立操作。既可補(bǔ)償不同現(xiàn)象也可適應(yīng)不同工況。由單起升機(jī)構(gòu)獨(dú)立工作，其中一個卷筒同軸帶動一個可調(diào)節(jié)行程的高度限制器，以限制起升的最大行程，起到安全保護(hù)作用。

（3）供電及電器系統(tǒng)設(shè)計。工地用電一般采用50Hz三相380V交流電，電源通過重力式電纜卷內(nèi)集電環(huán)裝置，輸送到電柜，起升機(jī)構(gòu)和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)均配電阻器，用于減壓啟動。電源主電路設(shè)有主電源自動開關(guān)總停按，還設(shè)有過載短路、失壓保護(hù)裝置?？刂齐娐冯妷簽?20V，各機(jī)構(gòu)均裝有過流繼電器保護(hù)電機(jī)，并設(shè)有零位保護(hù)和正反向聯(lián)銷。根據(jù)裝機(jī)功率選用電纜型號及截面，計算時按計算電流以及按電路降壓計算的兩種結(jié)果比較，選用計算截面較大的一種。

3 龍門吊機(jī)的安裝

（1）龍門吊機(jī)的安裝首先要進(jìn)行行走軌道的鋪設(shè)，其位置、標(biāo)高要符合設(shè)計和安裝要求。吊機(jī)的安裝和驗收要滿足《起重設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范》（GB50278-98）。

（2）本例龍門吊橫梁重50t，高4m，安裝位置高20m，整體吊裝需大噸位自行式吊機(jī)。結(jié)合工地實(shí)際情況，采用2臺25t汽車吊機(jī)抬吊。橫梁先拼裝為2m高，且分為兩段吊裝。吊時需在靠中連接處先搭設(shè)臨時支撐，等橫梁聯(lián)結(jié)及橫梁與立柱聯(lián)結(jié)好后拆除臨時支撐，再拼裝上層桁架。在使用過程中要經(jīng)常檢查節(jié)點(diǎn)螺栓的緊固情況，確保龍門吊的使用安全。在安裝過程，有的電器部分如大車行走系的電機(jī)先要臨時接通，大車可以自行，以便于安裝就位。

五、龍門吊機(jī)的荷載試驗及試運(yùn)行

按照GB50278-98規(guī)范，起重設(shè)備安裝調(diào)試完畢，必須經(jīng)負(fù)荷試驗和試運(yùn)轉(zhuǎn)合格辦理工程驗收并由安檢部門頒發(fā)使用證后方可投入使用。本例試吊重物采用萬能桿件，按照設(shè)計吊重的1.4倍加載。加載后大車靜止，小車左右來回走動，觀察桿件的受力和變形情況，主要是觀測龍門架跨中撓度，檢查小車起吊系及橫移系的運(yùn)行情況。其次讓小車靠近立柱，觀測立柱的變形情況。再次讓小車靜止于跨中，行走大車，檢查大車的運(yùn)行情況，檢查合格后方可投入使用。

結(jié)語

在龍門吊機(jī)的設(shè)計中，根據(jù)施工場的情況確定預(yù)制場總體布置，其布置要與預(yù)制構(gòu)件的轉(zhuǎn)運(yùn)出場方式相結(jié)合，否則預(yù)制效率將受到很大的影響。在所有的結(jié)構(gòu)中龍門架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算尤其重要，龍門架結(jié)構(gòu)常利用式地現(xiàn)有材料，本實(shí)例中采用萬能桿件，因該桿件已用過兩個工地，本次計算時桿件的截面面積僅按85%計，使龍門架有較大的安全儲備。

[1]唐敏.單主梁龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)，2013.