大跨径悬索桥桥面吊机设计、制造及使用总结

（4）桥面吊机设计中为控制机身重量取消配重部分，吊机工作时机身必须锚固在已安装好的钢桁加劲梁上，以确保吊机作业安全。桥面吊机的安全及锚固措施需专项研究，同时在全桥没有贯通前，桥面吊机始终处于柔性及悬浮体系之上，其行走方式及安全措施必须安全可靠；
（5）在钢桁梁采用逐次无铰刚接法架设时，施工阶段永久吊索及主桁架杆件内力较大，超过了结构允许范围，为释放由于悬臂拼装引起的吊索及主桁架各杆件的过大内力，在主桁架上弦杆的四个节点（10#、20#、81#、91#）位置设置临时铰，临时铰处钢桁梁上弦杆设置φ150mm销轴，下弦杆断开，主桁架顶部成折线，坡度最大达到8.2%，由此需研究桥面吊机爬坡性能和过铰作业方式；
大跨径悬索桥钢桁梁架设采用桥面吊机架设工艺是国内首次采用，桥面吊机是钢桁加劲梁架设的最关键设备，桥面吊机必须结构简单，满足钢桁梁架设起重性能要求，具备全回转、行走（包括爬坡能力10%）及锚固等功能，满足大跨径悬索桥钢桁梁的架设安装要求。
2.钢桁梁安装架设工艺简述
钢桁加劲梁杆件在工厂加工制作完成后运抵施工现场，西岸引桥桥面作为钢桁梁主桁片、主横桁片拼装场，拼装场总长200m，宽17.5m。整个拼装场由四部分组成，即桁片装车区、1#主桁片拼装区、2#主桁片拼装区及主横桁片拼装区。主桁片拼装采用梁段1＋1模式。主桁片由两个节间组成，长21.6m；主横桁片中心距长28m，桁高10m。桁片拼装完成由专用运梁车运到安装点。
各种幅度下的起重量严格按起重量曲线控制，调试时由起重负荷限制器的生产厂家调定。起重量曲线如下图：
桥面吊机起重性能曲线图
4.4.2变幅机构
变幅机构为工作性变幅机构，其驱动型式为钢丝绳滑轮组传动，驱动臂架摆动以改变起重机的幅度。
变幅机构的卷筒包括两部分，一部分为变幅钢丝绳卷绕段，另一部分为主起升钢丝绳卷绕段（补偿卷筒），变幅钢丝绳和主起升钢丝绳的出绳方向相反，在变幅过程中，由补偿卷筒放出或收回一定量钢丝绳以补偿货物的升降，以使货物在变幅过程中，沿近似水平线移动，既减小变幅功率，也改善了操作性能。经优化，变幅卷筒、补偿卷筒的直径相同，有效简化了结构。
根据现场地形地貌及钢桁梁架设条件，钢桁架加劲梁安装采用行走式桥面吊机悬臂拼装法施工。架设方向从桥塔两侧向跨中推进。在已经架设完成的钢桁加劲梁上铺设轨道，然后行走式桥面吊机前行，架设下一节段。
单榀钢桁加劲梁梁段架设按照先主桁架，后主横桁架，再平联及附属构件的顺序进行架设安装，最后安装正交异性钢桥面板。主桁架、主横桁架在预拼场组拼成平面结构，桥面板在组装场加工成单幅吊装单元，通过专用运梁车运至安装部位，桥面吊机吊装架设。吊装单元最大吊装重量70t（含特殊吊具重15t），相应吊距22.Leabharlann Baidum。单榀梁段悬臂安装架设后通过临时牵引张拉装置张拉安装永久吊索，完成一个架设单元的安装任务。
为了适应钢桁梁吊装过程较长，为确保安全，在减速器高速轴的另一端也设置了制动器装置。同时，在卷筒轴的一端设有限位开关，各用于最大幅度和最小幅度的减速及限位，此外，在A字架的结构上还设有机械止挡装置，以防止起重机臂架在小幅度时因坡度、惯性、风载等有可能出现的后倒意外。
桥面吊机过铰作业：采用支垫方式使桥面吊机轨道以一定斜度（控制在10%以内）可靠地支撑并锚固在主横桁的横梁上，桥面吊机依靠自身的爬坡能力沿轨道走形到预定位置，调整并锚固。
3、桥面吊机设计要求
桥面吊机是本桥钢桁加劲梁架设安装的关键设备，桥面吊机的技术性能必须满足大跨径悬索桥钢桁加劲梁架设的使用要求，适应架设过程中的各种施工工况，满足钢桁梁架设过程中的线形变化，满足临时铰过铰作业，使钢桁梁架设施工安全、优质、快捷。
1.6《修造船厂门座起重机技术规定》〔GB/T8504-94〕
1.7《起重机电控设备》〔JB4315-85〕
1.8《通用桥式和门式起重机司机室技术条件》〔GB/T14405〕
1.9国际标准化组织标准〔ISO〕
1.10美国《钢结构焊接规范》〔AWS〕等相关标准及规范
2、大桥70t-35m桥面安装起重机技术规格书
起重机下车总成由底盘、步履走行机构、锚固系统、液压系统等组成。
起重机的回转支承装置采用大型三排滚子式滚动轴承，工作平稳、可靠。
起重机设有起升负荷显示、限制装置，风速指示器以及防止臂架后倾止挡装置等。起重机各机构都有相应的行程限位等保护装置。
起重机的轨道长度根据大桥钢桁梁横桁的间距设计为22.168m。工作时轨道必须和大桥钢横桁梁可靠连接。
4.2桥面吊机设计依据
1、标准：
1.1中华人民共和国国家标准《起重机设计规范》〔GB3811-83〕
1.2中华人民共和国国家标准《起重机械安全规范》〔GB6067-85〕
1.3《港口门座起重机技术条件》〔GB/T17495-98〕
1.4《起重机试验规范与规程》〔GB5095〕
1.5《电气装置工程施工及验收规范》〔GBJ232-82〕
主起升机构M4
副起升机构M4
变幅机构M4
回转机构M4
爬行机构M3
4、工作速度：主起升机构：当Q≥25 t V=0.5-5米/分
当Q＜25 t V=0.5-10米/分
副起升机构：Q=8 tV=0.5-10米/分
变幅机构：V=0.5-3米/分
回转机构：0.2-0.5转/分
爬行机构：V=2米/分V=4米/分（移轨）
起重机的转台是主要受力构件之一,其主梁和横梁为钢板焊接而成的工字梁结构,工字梁的翼缘根据其受力不同,采用不同的板厚。转台上设置有臂架、A字架的前撑杆、中撑杆、后拉杆等的铰支座。变幅机构、主起升机构、副起升机构、回转机构等工作机构和电气控制柜、司机室等装设在转台上。
其他的主要结构件，均为钢板焊接而成的箱型结构或工字型结构。
起重机臂架为钢管制作的桁架结构形式的单臂架，为提高臂架的抗扭转刚度，臂架的断面为矩形，可有效减轻自重和风载荷。为了满足最小幅度时，起升钢丝绳不碰檫臂架结构，臂架头部为鹤嘴型。
起重机的人字架（A型架）采用空间桁架结构，前斜撑杆及中撑杆为钢板焊接而成的箱型结构，后拉杆采用无缝钢管。为安装方便，前斜撑杆及中撑杆和转台采用铰接，后拉杆和A字架及转台均采用铰接。
大桥钢桁加劲梁架设用
桥面吊机设计、制造及使用技术总结
摘要：在地形陡峭地貌复杂场地狭小的山区条件下，成功采用桥面吊机完成大跨径悬索桥钢桁加劲梁的架设安装任务，桥面吊机作为钢桁梁架设安装的关键设备，其技术性能必需满足大跨径悬索桥钢桁梁的架设要求，经实践检验桥面吊机设计合理，制造精良，运行高效，完全满足大跨径悬索桥钢桁加劲梁架设的使用要求，钢桁梁架设安装施工高效快捷，节点对位准确，架设安装精度高，钢桁梁架设安装质量优良。桥面吊机的设计制造和使用成功为大跨径钢桁加劲梁悬索桥采用桥面吊机架设这一国内首次采用的新工艺打下了坚实基础，填补了国内该项领域的空白。
3、大桥施工图设计（第五册部分）
4、计算风压：
qⅠ=150N/m2(Vf=15.64m/s) ; qⅡ=290N/m2(Vf=21.76m/s)
qⅢ=415N/m2 (Vf=25.9m/s)
5、主要结构件许用应力值：
Q235-B[] = 176Mpa
16Mn〔Q345-B〕[] = 259Mpa
6、货物偏摆角：
αⅠ=0.6度αⅡ=2度〔R≤22米〕
αⅠ=0.9度αⅡ=3度〔R＞22米〕
4.3桥面吊机主要技术参数
1、起重量和幅度:主起升Q 25/70 t ;R 10-32 /10-22 m
副起升Q 8t R 12.2-35m
2、起升高度：主起升轨上：30m轨下：10 m
副起升轨上：30m轨下：15 m
3、工作级别：起重机A4
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图5主起升机构
1、电机；2、制动器；3、联轴器；4、减速器；5、卷筒
在电动机和减速器高速轴设置有液压推杆制动器，为了适应钢桁梁吊装过程较长，为确保安全，在减速器高速轴的另一端也设置了制动器装置。
采用交流变频调速，可在较大范围内调速，并可有效降低起升机构起、制动时的冲击振动。为确保安装对位要求，设置了微速控制开关。
标准梁段安装采用桥面吊机悬臂拼装安装方法。
标准梁段以每2个节间的主桁架作为一个架设单元，采用平面构架法拼装。运梁车将拼装好的Bi节段（i≥3）的安装单元（主桁片、主横桁片、上下平联、检修道等）运到安装
点，采用桥面吊机将主桁片和主横桁片平面构架安装到位，安装梁端的下平联、下检修道和中检修道，然后安装上平联。在此基础上，通过临时张拉装置的张拉牵引将主桁架牵引到位，安装锚固永久吊索，最后安装正交异性钢桥面板。
关键词：桥面吊机设计制造使用技术总结
1.工程简述
大桥为主跨1088m单跨双铰钢桁加劲梁悬索桥，桥面宽24.5m，大桥全长1564m。大桥主梁采用钢桁加劲梁结构。钢桁加劲梁由钢桁架和正交异性钢桥面板两部分组成。钢桁架全桥除端部各1个节段和跨中合拢段1节段外，其余区域等分为96个标准节段。标准节段含桥面板重约320t。
综合分析，桥面吊机设计主要技术要求有：
（1）需具备全回转功能，钢桁梁上走行功能；
（2）单榀钢桁梁梁段最大吊装重量70t（包括短吊索区的专用吊具重15t），相应吊距22m，桥面吊机起重力矩需达到1540t.m；
（3）钢桁加劲梁和永久吊索在桥面吊机工作支腿压力临时荷载作用下会产生较大的结构内力，为确保钢桁加劲梁和永久吊索的受力安全，吊机机身设计重量需受到限制，不得超过138t，由此需认真研究桥面吊机的机身重量和需满足的工作性能之间的对立关系，桥面吊机设计必须在满足使用要求的基础上优化机身结构设计，控制机身重量；
一个标准梁段安装完成后桥面吊机行进两个节间，吊机锚固，进行后续梁段（2个节间）的架设安装。如此循环直到全部桁架梁在跨中合龙。
移动防护平台随钢桁架安装单元逐步前移，作为钢桁梁安装的安全防护工作平台。
标准梁段架设工序见图1-4
标准节段安装工序图1
标准节段安装工序图2
标准节段安装工序图3
标准节段安装工序图4
5、轨距×基距：14m×10.8m
6、尾部回转半径：≤11.7m
7、供电方式：电缆（三相四线）
8、电源：380V 50HZ
4.4桥面吊机工作机构
4.4.1主起升机构
主起升机构（见图1）由交流变频电动机（YTSZ315M1-8 90kW，带编码器、超速开关等）驱动，经减速器、卷筒驱动起升钢丝绳和吊钩组及货物，实现货物的上升和下降运动。卷筒为钢板卷制焊接而成，卷筒表面切有折线绳槽，采用四层卷绕。卷筒轴的一端设置有机械式的起升高度及下降高度限位装置。
主起升钢丝绳的一端固定在主起升卷筒上，经补偿滑轮、起升滑轮组、吊钩滑轮，另一端则固定在变幅及卷筒补偿机构的补偿卷筒上。
变幅机构（见图2）由一台交流变频电动机（YTSZ250M-8 37KW）驱动，经减速器、卷筒驱动钢丝绳滑轮组，拖动臂架摆动，从而改变起重机的幅度（工作半径）。采用交流变频调速，可在较大范围内调速，并可有效降低变幅起、制动时的冲击振动。
考虑到运输和安装，起重机的各主要结构件按需要单元进行设计。
本工程施工结束后，经简单改造，可作为浮吊或其他起重机械使用。
本机采用卷筒水平位移补偿系统，经计算机优化计算，起重机在变幅过程中不仅货物水平性能好（全幅度范围内，货物水平高度差为600mm），变幅功率小，而且也改善了起重机的操作性能和安全性能。起重机的主要工作机构有主起升机构、副起升机构、变幅机构、回转机构和爬行机构等，除了爬行机构采用液压油缸驱动外，主起升机构、副起升机构、变幅机构、回转机构均采用交流变频电动机驱动，可在较大范围内进行无级或有级调速，既能保证重载工况下的平稳和准确对位，又可提高空载及轻载工况时的工作效率。由于起重机的作业范围受到限制，大桥悬索的轴线间距为28米，悬索猫道宽约4米，要求起重机的最小幅度≤10米，为了满足最小幅度的要求，在总体布置时，将臂架铰点后移至起重机回转中心线以后，不仅可满足最小幅度的要求，起重机在最小幅度时，臂架与水平的夹角仅为73度，提高了起重机在最小幅度工作的可靠性（货物的偏摆，臂架有向后倾倒的趋势）。
（6）根据运输及现场安装条件，设计上需充分考虑桥面吊机现场组装的可行性和方便性，控制杆件的单件尺寸和重量；
（7）桥面吊机设计在满足大桥架设施工要求的前提条件下，还综合考虑设备今后的综合改造和利用。
4.桥面吊机设计
4.1桥面吊机概述
70t-35m桥面起重机为单臂架全回转式起重机，用于大桥钢桁梁的吊装作业。起重机回转部分通过回转大轴承支承在下车底盘上，底盘的四个支承腿和起重机的爬行装置连接，起重机在爬行机构（油缸）推动下可沿轨道移动。