程寶康 管秀洋 雒 通

(中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100070)

在我國現(xiàn)階段橋梁工程建設(shè)過程當(dāng)中，所涉及的范圍較為廣泛，直接影響著我國高等級公路的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)實(shí)用性。在高速公路、一級公路質(zhì)量不斷提高的情況下，也需要及時(shí)更新高等級公路建設(shè)過程中所使用的各種大型機(jī)械設(shè)備，進(jìn)而提高整個(gè)高等級公路網(wǎng)的建設(shè)速度。在目前高等級公路工程建設(shè)過程當(dāng)中，主要選擇使用預(yù)制箱(T)梁提運(yùn)施工技術(shù)，對整個(gè)施工現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行管理，但是由于受施工建設(shè)現(xiàn)場位置的不同，導(dǎo)致對龍門吊的跨度、兩側(cè)支腿形式、高度和建設(shè)質(zhì)量有了更新的要求，為了能夠全面充分的利用施工現(xiàn)場和機(jī)械設(shè)備的各種資源，需要針對現(xiàn)有情況，對整個(gè)龍門吊的建設(shè)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

1 工程概況

本次施工建設(shè)以某國道一級公路新建工程為主要設(shè)計(jì)對象，要求雙向六車道、設(shè)計(jì)最高時(shí)速120km/h、實(shí)際限速80km/h，在工程建設(shè)過程中改造原有的機(jī)械設(shè)備和零件方式，達(dá)到施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 主要部件改造方案

2.1 改造原則

在整個(gè)龍門吊施工建設(shè)改造過程當(dāng)中，要遵循以下幾方面的改造原則:首先，要充分考慮施工現(xiàn)場的各項(xiàng)資源設(shè)施和工作環(huán)境，確保設(shè)備的使用性能和使用安全性，在此基礎(chǔ)之上對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑旌驼{(diào)整，或者選用節(jié)能性較高的設(shè)備。其次，在確保施工現(xiàn)場安全的情況之下，盡可能全面的保證原有設(shè)備和零部件的不更換性，避免在對設(shè)備零件更換過程當(dāng)中，導(dǎo)致出現(xiàn)零件不匹配的現(xiàn)象，影響整個(gè)施工工作的正常開展。最后，在改造后的機(jī)械設(shè)備應(yīng)該滿足整個(gè)設(shè)計(jì)要求，符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，各種安全設(shè)施也要達(dá)到相關(guān)要求。

2.2 工作條件

在整個(gè)工程建設(shè)全面開展的過程中，工作條件相對困苦，工程建設(shè)海拔高度小于2km，空間環(huán)境溫度大概在-15℃左右，在工程建設(shè)全面開展過程當(dāng)中，還有不同大小的風(fēng)級，直接影響著整個(gè)工程建設(shè)的全面開展。除此之外，在工程建設(shè)過程當(dāng)中，由于受氣候和溫度的影響，部分情況下還需要在夜間進(jìn)行工程建設(shè)，因此還需要夜間照明設(shè)備。

2.3 主要技術(shù)指標(biāo)

為了保證改造之后的設(shè)備能夠正常使用，在改造過程中，對各個(gè)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)也有了相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。比如鋼絲繩的安全系數(shù)要達(dá)到5.96左右，吊桿拉伸應(yīng)力安裝系數(shù)應(yīng)該在6.28左右，整個(gè)工程建設(shè)安全系數(shù)在1.66左右。

2.4 作業(yè)原理

在工程建設(shè)過程當(dāng)中，需要使用一臺60+60t的龍門吊機(jī)設(shè)備，通過起重系統(tǒng)的各項(xiàng)調(diào)動，抬吊80t的T梁，在T梁抬吊之后，要保證T梁在架設(shè)區(qū)的安裝工作正常。在起吊機(jī)工作開展過程當(dāng)中，可以考慮選擇使用單機(jī)工作，也可以考慮使用兩級聯(lián)動共同工作。

2.5 主梁部分

為了能夠保證整個(gè)龍門吊的正常運(yùn)行，需要確保龍門吊的主梁部分其承載力可以達(dá)到整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對于主梁來說，基本上都會選擇使用雙柱梁箱型結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)建設(shè)相對較為緊密、復(fù)雜，主梁由三個(gè)階段拼裝連接，中間通過連接板進(jìn)行連接，在主梁設(shè)計(jì)和建設(shè)過程當(dāng)中，選擇使用低合金鋼焊接進(jìn)行整個(gè)箱型結(jié)構(gòu)的建設(shè)，各個(gè)階段之間選擇使用螺栓緊固連接，緊密性和安全性相對較高。對于整個(gè)工程建設(shè)的強(qiáng)度和高度來說，主梁部分受到的影響并不大，因此，在主梁建設(shè)過程當(dāng)中，可以選擇使用傳統(tǒng)的主梁施工，對于施工機(jī)械設(shè)備可以不對其進(jìn)行改造，但是為了能夠保證其連接的緊密性，還可以及時(shí)的更換連接栓。由于主梁的長期使用，會導(dǎo)致主梁外表面出現(xiàn)銹蝕的情況，為了避免銹蝕情況嚴(yán)重化，影響其建設(shè)效果和使用效果。

高低腿龍門吊使用的是 Q235鋼材，屈服強(qiáng)度以及起重機(jī)的使用應(yīng)力在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，具備一定的安全性。在主梁的跨中位置會存在集中荷載，在進(jìn)行龍門吊運(yùn)梁時(shí)，如果處于該位置，那么不能夠保證接觸面積充分，所以該處的構(gòu)建可能會承受一定的壓力，應(yīng)力值雖然比較大，但是小于使用應(yīng)力，所以龍門吊的整體強(qiáng)度是不會受到太大影響的。在此過程中，要防止出現(xiàn)跨中突然停止的情況，這主要是因?yàn)辇堥T吊主梁應(yīng)力值比較大，與此同時(shí)也不能夠出現(xiàn)突然加速運(yùn)行的情況。

2.6 剛性支腿部分

經(jīng)過改造之后的龍門吊高度與傳統(tǒng)的龍門吊施工建設(shè)高度相比增加了3m左右，同時(shí)剛?cè)嵬雀脑旌蟾卟?.5m，為了能夠保證龍門吊的正常工程建設(shè)，需要對支腿部分進(jìn)行剛性建設(shè)和剛性測量，保證整個(gè)支腿部分的受力均勻。對于支腿的受力均勻建設(shè)選擇使用八字型加高方案，在支腿部分進(jìn)行改造過程當(dāng)中，下橫梁部分受到的影響并不大，可以進(jìn)行重復(fù)使用，但是由于鋼腿階段之間的傾斜角度發(fā)生變化，因此需要在原有的基礎(chǔ)之上對整個(gè)傾斜角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，需要將剛腿節(jié)段段部分重新切割制作，保證其承載力。

科學(xué)合理的對主梁的凈高度進(jìn)行檢驗(yàn)是至關(guān)重要的，這樣才能夠保證主梁起到一定的作用。龍門吊的使用是比較頻繁的，根據(jù)起重機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范可知工作等級為a6，在此過程中，主梁的垂直徑高度和跨度之間存在著一定的關(guān)系，可以用公式f≤L/800進(jìn)行表示，最終所得到的數(shù)值為f=24 000/800=30mm>2.9mm，龍門吊的跨度為24m，因此垂直靜高度也是符合要求的。

2.7 柔性支腿部分

龍門吊的整個(gè)工程建設(shè)高度增加，柔性支腿高度也要不斷的加高。柔性支腿建設(shè)應(yīng)該與剛性支腿建設(shè)要求相同，都要保證其受力均衡，對于柔性支腿建設(shè)，仍然選擇使用八字型加高方案，保證下衡量的使用安全性，需要對整個(gè)柔性支腿部分的柔腿節(jié)段部分進(jìn)行切割和制作。

2.8 支腿驗(yàn)算

高低腿龍門吊有8個(gè)高低支腿，其主應(yīng)力值[σ]=σ/1.3=235/1.3=181MPa，與材料的許用應(yīng)力值相比較是比較小的，由此可以看出，直腿的強(qiáng)度是符合要求的。鋼管樁式支腿的主要材料，在此過程中要對其穩(wěn)定性進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，最終結(jié)果表明穩(wěn)定性是符合要求的。

2.9 大車走行系統(tǒng)

經(jīng)過改造之后的龍門吊機(jī)，剛性支腿和柔性支腿與之前相比都有所增加，因此整個(gè)機(jī)械設(shè)備的重量也就隨之增加，需要對走行系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯岣呖傂邢到y(tǒng)的承載力。經(jīng)過數(shù)據(jù)核算，在總行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)的過程當(dāng)中，可以在原有的基礎(chǔ)之上，對于部分區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格檢查，保證軸和軸承的承載力符合要求，如果承載力較低，需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和清理，保證其承載力符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.10 起重小車

在龍門吊改造之后，整個(gè)龍門吊的吊起高度發(fā)生變化，那么就會導(dǎo)致其中鋼絲繩也要進(jìn)行更換，鋼絲繩的質(zhì)量，直接影響著整個(gè)起重機(jī)的工程質(zhì)量和工作安全性。因此，必須要加強(qiáng)對起重鋼絲繩的建設(shè)管理，提高起重鋼絲繩的建設(shè)剛度和強(qiáng)度。對于起重鋼絲繩來說，主要是對卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)的鋼絲繩長度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，為了確保其建設(shè)高度達(dá)到要求，可以適當(dāng)?shù)脑黾泳硗矁?nèi)的鋼絲繩排量，保證其能夠滿足整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。對于沒有更換的機(jī)械設(shè)備和零件，需要進(jìn)行詳細(xì)的檢查和測量，一方面要保證其使用安全型，另一方面要保證各個(gè)零部件的數(shù)量和質(zhì)量是否合格或達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，避免零部件出現(xiàn)缺少的情況，影響整個(gè)工程的正常開展和建設(shè)。

2.11 防風(fēng)設(shè)計(jì)

在龍門吊改造過程當(dāng)中，防風(fēng)設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)相對比較重要的組成部分，防風(fēng)設(shè)計(jì)主要包括安裝防風(fēng)鐵楔、拉索錨定裝置和風(fēng)速風(fēng)向報(bào)警儀裝置等部分組成。通過使用防風(fēng)設(shè)計(jì)，不僅可以大大提高龍門吊的施工安全性，還可以保證整個(gè)工程建設(shè)的全面開展。

3 整機(jī)校核計(jì)算

3.1 整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算

在整個(gè)工程建設(shè)開展過程當(dāng)中，穩(wěn)定性是保證工程建設(shè)安全的基礎(chǔ)，必須要加強(qiáng)對整機(jī)穩(wěn)定性的校核計(jì)算，避免由于風(fēng)力過大的影響，導(dǎo)致起重機(jī)無法正常工作，出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。對于整機(jī)穩(wěn)定性校核計(jì)算，可以通過以下幾方面進(jìn)行詳細(xì)分析。

(1)穩(wěn)定力矩計(jì)算。穩(wěn)定力矩主要是指龍門吊機(jī)械設(shè)備在空載的狀態(tài)時(shí)是否能夠長期處于穩(wěn)定的情況，其計(jì)算力矩如下。

M穩(wěn)=FS=470×6.25=2 937t·m。

(2)風(fēng)傾覆力矩計(jì)算

M風(fēng)=F風(fēng)·H=CKhqA·H=676t·m。

式中，C為風(fēng)力系數(shù)，與風(fēng)阻結(jié)構(gòu)物的表面形狀有關(guān)，此處取1.4；Kh為設(shè)備發(fā)生高度變化時(shí)的修正系數(shù)取1；A為迎風(fēng)面積。

(3)慣性傾覆力矩計(jì)算

M慣=G×f-4.7×106×0.383=186.32t·m。

式中，f為龍門吊制動系數(shù)。

(4)傾覆力矩

∑M傾覆=M風(fēng)+M慣=862.32t·m。

K穩(wěn)=M穩(wěn)÷∑M傾覆=3.41。

抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K穩(wěn)=3.43>1.5，說明該設(shè)備在改造之后仍然符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。為了能夠保證其系統(tǒng)的安穩(wěn)性，需要按照整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行風(fēng)速檢測，保證在一定風(fēng)速下，風(fēng)速報(bào)警器可以快速的發(fā)出警報(bào)，幫助工作人員暫停整個(gè)施工現(xiàn)場的正常工程建設(shè)。

3.2 大車輪壓計(jì)算

大車輪壓核驗(yàn)計(jì)算對整個(gè)工程建設(shè)來說，也是一項(xiàng)較為重要的組成部分，因?yàn)辇堥T吊高度增加，龍門吊提梁載重也會隨之增加，如果大車輪出現(xiàn)偏載的情況，那么就會導(dǎo)致其承載壓力不均勻，出現(xiàn)翻倒現(xiàn)象。根據(jù)車輪的靜強(qiáng)度要求，最大輪壓如下。

其中，C計(jì)算系數(shù)取1.9，D為車輪踏面直徑600(mm)。

3.3 大車驅(qū)動計(jì)算

(1)運(yùn)行阻力計(jì)算

摩擦阻力

Fm=(Q+G)ω。

Q按吊梁載荷450t計(jì)，改造后整機(jī)重量470t，ω摩擦阻力系數(shù)查表取0.006。

Fm=(450+470)×104×0.006=5.52×104(N)。

坡度阻力

FP=(Q+G)sinα。

最大允許坡度為1%，角度較小時(shí)計(jì)算中可用1%代替sin1%。

FP=(450+470)×104×0.01=9.2×104(N) 。

風(fēng)載荷阻力

FF=CqA。

C為風(fēng)載體型系數(shù)，取值1.4；q在重載工作時(shí)取250N·m2；A為迎風(fēng)面積，計(jì)算值為215.6m2。

計(jì)算結(jié)果為

FF=7.56×104(N)。

(2)大車行走驅(qū)動電動機(jī)的校驗(yàn)。

電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行功率

式中，運(yùn)行阻力Fj=222.8kN；速度v為8m/min；η取0.85；電機(jī)數(shù)m為8。將上述值代入公式Pj，計(jì)算結(jié)果為4.37kW。通過以上各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)，可以表明經(jīng)過改造之后的龍門吊機(jī)使用安全性與之前相比并無差別，可靠性也更加的有保障。

3.4 卷揚(yáng)制動器

傳統(tǒng)的龍門吊鋼絲繩在管理過程當(dāng)中，纏繞圈數(shù)為五層。當(dāng)龍門吊的高度增加之后，鋼絲繩的纏繞圈數(shù)隨之增加，通常情況下要達(dá)到七層以上。此時(shí)不僅其承受壓力符合標(biāo)準(zhǔn)，而且其吊起高度和穩(wěn)定性也更加的有保障。

4 改造效果及使用情況

在龍門吊經(jīng)過加高、剛?cè)嵬雀脑旌?，目前已?jīng)多次使用在橋梁工程建設(shè)過程當(dāng)中，而且建設(shè)穩(wěn)定性較好，符合整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行正常，是未來高速鐵路工程建設(shè)的主要使用技術(shù)方式之一。

5 結(jié) 語

綜上所述，經(jīng)過以上各方面的要求和改造之后，龍門吊的施工建設(shè)質(zhì)量更加有保證，建設(shè)安全性也更高，而且經(jīng)過科學(xué)的分析和計(jì)算之后，其更能滿足工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，符合我國未來在工程建設(shè)方面的主要發(fā)展和投入。龍門吊施工技術(shù)的不斷改進(jìn)，為后期各項(xiàng)施工技術(shù)的實(shí)施和開展奠定了良好的基礎(chǔ)。