一种简易高低腿式侧向提梁机的设计与应用

马华兵

摘要：文章介绍了高低腿式侧向提梁机的结构设计、结构验算、组装调试与试吊方案，并进行了试验分析，证明了该提梁机满足施工要求，对同类型施工有很好的借鉴意义。

关键词：高低腿式;侧向提梁机;结构验算;空载试验;静载试验;动载试验

中图分类号：U445.3 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.036

文章编号：1673-4874（2019）09-0126-02

0引言

利用施工现场常规的标准材料，加工组装简易高低腿式侧向提梁机，很好地解决了中小型预制梁板的侧向提升，具有加工组装便捷、受施工场地限制小等特点。文章重点对高低腿式侧向提梁机的结构设计、结构验算、组装调试与试吊进行了全面阐述，并进行了试验分析，说明了该提梁机满足施工要求。

1 工程概况

某桥梁工程引桥设计采用10x25m预应力钢筋混凝土小箱梁，共计250榀。由于施工场地受限，预制场地位于引桥侧后方，梁板预制、存放平行于桥梁纵向。梁板安装采用双导梁式架桥机进行架设。梁板运输、喂梁方式采用轮胎式运梁车，先沿运梁便道纵向运输，然后利用侧向提梁机提梁上桥，最后再利用桥上的轮胎式运梁车纵向尾部喂梁。

受施工场地、施工资源等因素影响，侧向提梁没有采用常规的标准式龙门吊机，而是利用现场设备、材料，自行设计、加工拼装了一台简易的高低腿式侧向提梁机，使用安全可靠、操作便捷，很好地满足了施工需求。

2提梁机的结构设计

提梁机采用简易的门式结构、高低腿的设计，横跨于桥侧运梁便道上。提梁机净高为10m，综合考虑桥上桥下运梁通道宽度，净宽设计为11.5m。高腿位于桥侧便道边缘，低腿位于已安装的梁板上.低处支撑腿内侧采用2xφ32cm无缝钢管，并采用20cm工字钢斜撑固定;高处支腿采用双排2xφ22cm无缝钢管，各支撑腿高度每4m采用20cm槽钢设置纵横向剪刀撑。主梁为两根双拼H600x 200工字钢，与支撑腿搭接，释放支撑点弯矩，并利用型钢、钢板对主梁进行防倾覆固定。主梁上放置两台自行式提升卷扬机，功率为14kW，行走电机功率为0.8kW，卷扬机最大起吊重量为50t，实际操作按40t进行控制。提梁机高腿基础采用钢筋混凝土承台，以保证支撑稳固;低腿支撑位置选择在已安装完成、形成稳固横向连接的内侧腹板对应的梁板顶面处，支撑腿下部垫放60cmx 60cmx 2cm的钢板，以确保支腿支撑稳固，分散支撑应力，避免对已架设梁板造成损伤。

附属设备安装包括提梁机线路架设、电器安装、安全开关安装、天车滑行控制器及止轨器安装。线路安装结束后，确保布局合理，安全开关灵敏、有效，电阻符合防雷要求，轨道接地电阻≤4Ω。图1所示为高低腿式侧向提梁机结构示意简图。

3提梁机的结构验算

提梁机所用的自行式提升卷扬机是大型梁板提升设备常用的机械产品，不需要再进行专门的验算。验算的主要内容为分析梁板提升作业时整个提梁机的受荷情况，并进行荷载组合，验算提梁机结构的整体安全性能。

3.1提梁机荷载取值与组合

按照单个门式提梁机计算吊重取值40t;满载情况下，吊钩起升速度υ=0.75m/min，小车运行速度υ=3.0mm/min;提梁机采用双轨双轮支撑形式，起升高度为10m，最大工作风速六级。提梁机工作级别按照《起重机设计规范》第3.2条起重机整机分级的规定，可以确定40t高低支撑腿门式提梁机整机工作级别如表1所示。

材料许用应力按照《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）要求，提梁机结构计算采用许用应力设计法，则A、B、C三种组合安全系数分别为1.48、1.34、1.22。按照《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）第4.2条规定起重机及其金属结构计算，应考虑三种不同基本载荷情况：

A：无风工作情况;

B：有风工作情况;

C：在特殊荷载作用下的工作情况或非工作情况。

三种不同基本载荷情况分为多种情况，在此根据项目40t高低支撑腿提梁机具体情况选择A1、A3、B1、B3、C2、C3六种载荷组合进行计算，具体说明如下：

A1：提梁机处于正常工作状态下，只与正常操作控制下的其他驱动机构所产生的驱动加速力相组合，不受其他因素的影响。

A3：提梁机处于正常工作状态下，不受其他因素的影响，（空中）悬吊着梁段，此时应考虑悬吊梁段及吊具重力及起升机构引起的驱动加速力相组合。

B1：在A1的载荷组合下应考虑工作状态最大风载荷及其他气候影响。

B3：在A3的载荷组合下应考虑工作状态最大风载荷及其他气候影响。

C2：提梁机处于非工作状态下，受到非工作状态风载荷及其他气候的影响。

C3：提梁机在试验状态下，考虑试验载荷、试验状态风载荷及其他气候影响。

采用许用应力法设计时，载荷组合系数情况如表2所示，提梁机结构计算时按跨中最不利情况进行各载荷组合计算，提梁机载荷组合详见表2。

3.2提梁机结构验算

采用Midas Civil软件建立计算模型，按照表中各种载荷组合，依据《起重机设计规范》《钢结构设计规范》等，并结合40t高低腿门式提梁机实际工作情况，分别对提梁机各工况进行结构验算。作为简易起重机及临时结构，提梁机变形情况详见下页图2。通过对模型变形情况分析可知，其強度、刚度及稳定性均符合40t提梁机结构要求。

4 提梁机的组装调试与试吊

由于提梁机为现场加工组装的设备，又属于大型起重设备，为确保使用的安全性，在设备使用前，必须进行设备试吊。按要求分别进行空载试验、静载试验和动载试验。在这里重点介绍空载试验和静载试验的试验过程和数据分析。

4.1空载试验

（1）对所有传动机构的转动情况进行检查，采用手转动制动轮的方式检查机械传动机构安装情况是否正确，检查后是否发现卡阻现象。

（2）按照各机构的运动方向、额定速度试转，检查机构运转的平稳性、有无冲击振动。

（3）为了检查起升机构的升降状况，连续升降三次观测机器工作状况。

（4）为了检查行走机构的运行情况，将门机沿轨道的全长往返移动三次。

（5）在设备空载运转时，对各机构的限位开关进行全面仔细检查。

（6）在设备空载运转时，轴和装在其上的部件不应有振动和跳动现象。

（7）为了保证正常移动，提升机行走机构车轮应全部与钢轨接触，且在移动时车轮边缘不与轨道之间产生严重摩擦。

4.2 静载试验

（1）静载荷试验程序为：起升机构试验载荷加载幅度按照50%P、100%P、110%P进行，在每种试验工况下应起升至离地面100-200mm处，悬空时间应≥10min，反复三次。

（2）提梁机在进行静载试验过程中应开展的检测调整和检测的项目如下：

①当起升机构起吊达到100%试验载荷时，提梁机门架主梁跨中的挠跨比应≤1/2000。

②为保证静载试验正常和安全进行，在各种试验工况下都应保证各起升机构中的制动器正常工作，保证其在试验荷载达到110%额定载荷时能够正常制动，且动作应平稳可靠。

③当设备处于超负荷试运转时，如试验中发现下挠度超过规定值，应适当调低额定值，再进行额定负荷试运转，对挠度进行重新测量，直至测量结果满足挠跨比≤1/2000的要求，即认定为合格.

在进行超载试验后，即对起重机的钢结构进行全面检查，查看设备各部件是否出现裂纹、油漆剥落、永久变形等问题，是否发生损坏影响门机性能与安全的情况，设备各部位连接处是否出现松动或损坏现象。静载试验挠跨比计算如表3和表4所示。

试验后通过对表3和表4数据进行分析可知，先后进行两个循环的加载后计算得到静荷载挠度比分别为1/4803和1/4706，均远小于设计要求的1/2000。且在试验前后未发现设备各部件出现裂纹、油漆剥落、永久变形等问题，也没有发生影响门机性能与安全的情况，未发现设备各部位连接处出现松动或损坏现象。综上所述，认为该项试验结果合格。

5 结语

桥梁梁板安装总会受到施工场地的影响和各种因素的制约，使得侧向提梁在施工现场被广泛采用。常用的侧向提梁常采用大型龙门吊，在使用时由于受桥跨结构和场地的影响，一般采用大跨径全幅布置，但特殊设备费用高昂，安装繁琐;如采用单幅布置，龙门吊相对应的半幅梁板安装就会受到很大影响。而这种简易高低腿式侧向提梁机相对于常规龙门吊，由于采用高低腿的设计，利用已安装完成的桥跨作支撑面，其占用场地大大减小，也不影响对应半幅的梁板安装。而且提梁机组装材料都是标准型钢、钢管等施工现场通用性材料，是对现场现有材料的充分利用，施工费用也大大降低。提梁机采用简易的门式结构，结构稳定性高，加工组装也便捷。因此这种侧向提梁的新方法，具有使用受场地限制小、價格低廉、易于组装使用等特点，结构安全可靠，设备操作简便。在进行30m以下的中小型预制梁板侧向提梁时有很好的适用性和经济性，对以后的相似工程施工也有很强的借鉴和指导价值。