一種簡易高低腿式側(cè)向提梁機(jī)的設(shè)計與應(yīng)用

馬華兵

摘要：文章介紹了高低腿式側(cè)向提梁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)驗算、組裝調(diào)試與試吊方案，并進(jìn)行了試驗分析，證明了該提梁機(jī)滿足施工要求，對同類型施工有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高低腿式;側(cè)向提梁機(jī);結(jié)構(gòu)驗算;空載試驗;靜載試驗;動載試驗

中圖分類號：U445.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.036

文章編號：1673-4874（2019）09-0126-02

0引言

利用施工現(xiàn)場常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)材料，加工組裝簡易高低腿式側(cè)向提梁機(jī)，很好地解決了中小型預(yù)制梁板的側(cè)向提升，具有加工組裝便捷、受施工場地限制小等特點(diǎn)。文章重點(diǎn)對高低腿式側(cè)向提梁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)驗算、組裝調(diào)試與試吊進(jìn)行了全面闡述，并進(jìn)行了試驗分析，說明了該提梁機(jī)滿足施工要求。

1 工程概況

某橋梁工程引橋設(shè)計采用10x25m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土小箱梁，共計250榀。由于施工場地受限，預(yù)制場地位于引橋側(cè)后方，梁板預(yù)制、存放平行于橋梁縱向。梁板安裝采用雙導(dǎo)梁式架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)。梁板運(yùn)輸、喂梁方式采用輪胎式運(yùn)梁車，先沿運(yùn)梁便道縱向運(yùn)輸，然后利用側(cè)向提梁機(jī)提梁上橋，最后再利用橋上的輪胎式運(yùn)梁車縱向尾部喂梁。

受施工場地、施工資源等因素影響，側(cè)向提梁沒有采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)式龍門吊機(jī)，而是利用現(xiàn)場設(shè)備、材料，自行設(shè)計、加工拼裝了一臺簡易的高低腿式側(cè)向提梁機(jī)，使用安全可靠、操作便捷，很好地滿足了施工需求。

2提梁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

提梁機(jī)采用簡易的門式結(jié)構(gòu)、高低腿的設(shè)計，橫跨于橋側(cè)運(yùn)梁便道上。提梁機(jī)凈高為10m，綜合考慮橋上橋下運(yùn)梁通道寬度，凈寬設(shè)計為11.5m。高腿位于橋側(cè)便道邊緣，低腿位于已安裝的梁板上.低處支撐腿內(nèi)側(cè)采用2xφ32cm無縫鋼管，并采用20cm工字鋼斜撐固定;高處支腿采用雙排2xφ22cm無縫鋼管，各支撐腿高度每4m采用20cm槽鋼設(shè)置縱橫向剪刀撐。主梁為兩根雙拼H600x 200工字鋼，與支撐腿搭接，釋放支撐點(diǎn)彎矩，并利用型鋼、鋼板對主梁進(jìn)行防傾覆固定。主梁上放置兩臺自行式提升卷揚(yáng)機(jī)，功率為14kW，行走電機(jī)功率為0.8kW，卷揚(yáng)機(jī)最大起吊重量為50t，實際操作按40t進(jìn)行控制。提梁機(jī)高腿基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土承臺，以保證支撐穩(wěn)固;低腿支撐位置選擇在已安裝完成、形成穩(wěn)固橫向連接的內(nèi)側(cè)腹板對應(yīng)的梁板頂面處，支撐腿下部墊放60cmx 60cmx 2cm的鋼板，以確保支腿支撐穩(wěn)固，分散支撐應(yīng)力，避免對已架設(shè)梁板造成損傷。

附屬設(shè)備安裝包括提梁機(jī)線路架設(shè)、電器安裝、安全開關(guān)安裝、天車滑行控制器及止軌器安裝。線路安裝結(jié)束后，確保布局合理，安全開關(guān)靈敏、有效，電阻符合防雷要求，軌道接地電阻≤4Ω。圖1所示為高低腿式側(cè)向提梁機(jī)結(jié)構(gòu)示意簡圖。

3提梁機(jī)的結(jié)構(gòu)驗算

提梁機(jī)所用的自行式提升卷揚(yáng)機(jī)是大型梁板提升設(shè)備常用的機(jī)械產(chǎn)品，不需要再進(jìn)行專門的驗算。驗算的主要內(nèi)容為分析梁板提升作業(yè)時整個提梁機(jī)的受荷情況，并進(jìn)行荷載組合，驗算提梁機(jī)結(jié)構(gòu)的整體安全性能。

3.1提梁機(jī)荷載取值與組合

按照單個門式提梁機(jī)計算吊重取值40t;滿載情況下，吊鉤起升速度υ=0.75m/min，小車運(yùn)行速度υ=3.0mm/min;提梁機(jī)采用雙軌雙輪支撐形式，起升高度為10m，最大工作風(fēng)速六級。提梁機(jī)工作級別按照《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》第3.2條起重機(jī)整機(jī)分級的規(guī)定，可以確定40t高低支撐腿門式提梁機(jī)整機(jī)工作級別如表1所示。

材料許用應(yīng)力按照《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》（GB/T3811-2008）要求，提梁機(jī)結(jié)構(gòu)計算采用許用應(yīng)力設(shè)計法，則A、B、C三種組合安全系數(shù)分別為1.48、1.34、1.22。按照《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》（GB/T3811-2008）第4.2條規(guī)定起重機(jī)及其金屬結(jié)構(gòu)計算，應(yīng)考慮三種不同基本載荷情況：

A：無風(fēng)工作情況;

B：有風(fēng)工作情況;

C：在特殊荷載作用下的工作情況或非工作情況。

三種不同基本載荷情況分為多種情況，在此根據(jù)項目40t高低支撐腿提梁機(jī)具體情況選擇A1、A3、B1、B3、C2、C3六種載荷組合進(jìn)行計算，具體說明如下：

A1：提梁機(jī)處于正常工作狀態(tài)下，只與正常操作控制下的其他驅(qū)動機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的驅(qū)動加速力相組合，不受其他因素的影響。

A3：提梁機(jī)處于正常工作狀態(tài)下，不受其他因素的影響，（空中）懸吊著梁段，此時應(yīng)考慮懸吊梁段及吊具重力及起升機(jī)構(gòu)引起的驅(qū)動加速力相組合。

B1：在A1的載荷組合下應(yīng)考慮工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷及其他氣候影響。

B3：在A3的載荷組合下應(yīng)考慮工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷及其他氣候影響。

C2：提梁機(jī)處于非工作狀態(tài)下，受到非工作狀態(tài)風(fēng)載荷及其他氣候的影響。

C3：提梁機(jī)在試驗狀態(tài)下，考慮試驗載荷、試驗狀態(tài)風(fēng)載荷及其他氣候影響。

采用許用應(yīng)力法設(shè)計時，載荷組合系數(shù)情況如表2所示，提梁機(jī)結(jié)構(gòu)計算時按跨中最不利情況進(jìn)行各載荷組合計算，提梁機(jī)載荷組合詳見表2。

3.2提梁機(jī)結(jié)構(gòu)驗算

采用Midas Civil軟件建立計算模型，按照表中各種載荷組合，依據(jù)《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等，并結(jié)合40t高低腿門式提梁機(jī)實際工作情況，分別對提梁機(jī)各工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。作為簡易起重機(jī)及臨時結(jié)構(gòu)，提梁機(jī)變形情況詳見下頁圖2。通過對模型變形情況分析可知，其強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均符合40t提梁機(jī)結(jié)構(gòu)要求。

4 提梁機(jī)的組裝調(diào)試與試吊

由于提梁機(jī)為現(xiàn)場加工組裝的設(shè)備，又屬于大型起重設(shè)備，為確保使用的安全性，在設(shè)備使用前，必須進(jìn)行設(shè)備試吊。按要求分別進(jìn)行空載試驗、靜載試驗和動載試驗。在這里重點(diǎn)介紹空載試驗和靜載試驗的試驗過程和數(shù)據(jù)分析。

4.1空載試驗

（1）對所有傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動情況進(jìn)行檢查，采用手轉(zhuǎn)動制動輪的方式檢查機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)安裝情況是否正確，檢查后是否發(fā)現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。

（2）按照各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方向、額定速度試轉(zhuǎn)，檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、有無沖擊振動。

（3）為了檢查起升機(jī)構(gòu)的升降狀況，連續(xù)升降三次觀測機(jī)器工作狀況。

（4）為了檢查行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況，將門機(jī)沿軌道的全長往返移動三次。

（5）在設(shè)備空載運(yùn)轉(zhuǎn)時，對各機(jī)構(gòu)的限位開關(guān)進(jìn)行全面仔細(xì)檢查。

（6）在設(shè)備空載運(yùn)轉(zhuǎn)時，軸和裝在其上的部件不應(yīng)有振動和跳動現(xiàn)象。

（7）為了保證正常移動，提升機(jī)行走機(jī)構(gòu)車輪應(yīng)全部與鋼軌接觸，且在移動時車輪邊緣不與軌道之間產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦。

4.2 靜載試驗

（1）靜載荷試驗程序為：起升機(jī)構(gòu)試驗載荷加載幅度按照50%P、100%P、110%P進(jìn)行，在每種試驗工況下應(yīng)起升至離地面100-200mm處，懸空時間應(yīng)≥10min，反復(fù)三次。

（2）提梁機(jī)在進(jìn)行靜載試驗過程中應(yīng)開展的檢測調(diào)整和檢測的項目如下：

①當(dāng)起升機(jī)構(gòu)起吊達(dá)到100%試驗載荷時，提梁機(jī)門架主梁跨中的撓跨比應(yīng)≤1/2000。

②為保證靜載試驗正常和安全進(jìn)行，在各種試驗工況下都應(yīng)保證各起升機(jī)構(gòu)中的制動器正常工作，保證其在試驗荷載達(dá)到110%額定載荷時能夠正常制動，且動作應(yīng)平穩(wěn)可靠。

③當(dāng)設(shè)備處于超負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)時，如試驗中發(fā)現(xiàn)下?lián)隙瘸^規(guī)定值，應(yīng)適當(dāng)調(diào)低額定值，再進(jìn)行額定負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，對撓度進(jìn)行重新測量，直至測量結(jié)果滿足撓跨比≤1/2000的要求，即認(rèn)定為合格.

在進(jìn)行超載試驗后，即對起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，查看設(shè)備各部件是否出現(xiàn)裂紋、油漆剝落、永久變形等問題，是否發(fā)生損壞影響門機(jī)性能與安全的情況，設(shè)備各部位連接處是否出現(xiàn)松動或損壞現(xiàn)象。靜載試驗撓跨比計算如表3和表4所示。

試驗后通過對表3和表4數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，先后進(jìn)行兩個循環(huán)的加載后計算得到靜荷載撓度比分別為1/4803和1/4706，均遠(yuǎn)小于設(shè)計要求的1/2000。且在試驗前后未發(fā)現(xiàn)設(shè)備各部件出現(xiàn)裂紋、油漆剝落、永久變形等問題，也沒有發(fā)生影響門機(jī)性能與安全的情況，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備各部位連接處出現(xiàn)松動或損壞現(xiàn)象。綜上所述，認(rèn)為該項試驗結(jié)果合格。

5 結(jié)語

橋梁梁板安裝總會受到施工場地的影響和各種因素的制約，使得側(cè)向提梁在施工現(xiàn)場被廣泛采用。常用的側(cè)向提梁常采用大型龍門吊，在使用時由于受橋跨結(jié)構(gòu)和場地的影響，一般采用大跨徑全幅布置，但特殊設(shè)備費(fèi)用高昂，安裝繁瑣;如采用單幅布置，龍門吊相對應(yīng)的半幅梁板安裝就會受到很大影響。而這種簡易高低腿式側(cè)向提梁機(jī)相對于常規(guī)龍門吊，由于采用高低腿的設(shè)計，利用已安裝完成的橋跨作支撐面，其占用場地大大減小，也不影響對應(yīng)半幅的梁板安裝。而且提梁機(jī)組裝材料都是標(biāo)準(zhǔn)型鋼、鋼管等施工現(xiàn)場通用性材料，是對現(xiàn)場現(xiàn)有材料的充分利用，施工費(fèi)用也大大降低。提梁機(jī)采用簡易的門式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，加工組裝也便捷。因此這種側(cè)向提梁的新方法，具有使用受場地限制小、價格低廉、易于組裝使用等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)安全可靠，設(shè)備操作簡便。在進(jìn)行30m以下的中小型預(yù)制梁板側(cè)向提梁時有很好的適用性和經(jīng)濟(jì)性，對以后的相似工程施工也有很強(qiáng)的借鑒和指導(dǎo)價值。