嘉绍大桥变幅吊机的强度和稳定性计算分析

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1、42世界桥梁2012，40(4)嘉绍大桥变幅吊机的强度和稳定性计算分析谭立心，罗超云。。郑全跃。(1．长沙理工大学，湖南长沙410004；2．广东省长大公路工程有限公司一公司，广东广州511430；3．西南交通大学，四川成都610031)摘要：嘉绍大桥主航道桥为(70+200+5×428+200+70)m六塔四索面钢箱梁斜拉桥，钢箱梁采用280t变幅吊机安装。为分析吊装过程中变幅吊机的强度、稳定性，针对钢箱梁提升高度、重量及风荷载大小，确定了主要构件的计算工况，采用MIDASCivil程序计算主要构件

2、的最大应力，并采用特征值屈曲计算方法得出对应工况下的稳定安全系数。计算结果表明，变幅吊机强度、稳定性均满足要求。关键词：斜拉桥；钢箱梁；变幅吊机；强度；稳定性；有限元法中图分类号：U445．3；U441文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)O4—0042—041工程概述其余挂索梁段和刚性铰利用吊机步履功能逐节段起嘉绍大桥主航道桥为(70+200+5x428+吊后直接悬臂拼装。横桥向2幅主梁分别吊装，主200+70)m六塔四索面钢箱梁斜拉桥_l]。主梁采梁吊装完成后再安装中间横梁，然后挂

3、索。用双幅钢箱梁(其间设置钢横梁)，共分374个梁段，梁高4。0m，双幅梁面总宽55．6m。单幅钢箱梁标2变幅吊机结构准节段长15m，重约190t；相邻塔柱之间主梁跨中变幅吊机亦称摆动臂架式变幅吊机，主要由底位置刚性铰最大吊装重295．7t；横梁最大吊装重架、人字架(即斜支撑和立柱)、吊臂、吊具、卷扬机及37．8t，其它梁段最大吊装重231．5t。滑车组、锚固机构、走行机构系统等组成(见图1)。该桥采用变幅式桥面吊机在运输驳船上垂直吊变幅吊机可视作由2片承重桁架组成：每片桁架由装全部钢箱梁梁段。其中无

4、索区梁段和塔周区域内吊臂、变幅滑车组钢丝绳(视为拉杆)、斜支撑、立柱梁段由吊机垂直起吊到位后再负重变幅向后纵移、和底梁组成，2个吊臂和2个斜支撑之间设置横联。落钩下放到支架处临时存放，最后横移、纵移就位；每个吊臂由1套提升系统和1套变幅系统控制，1I．璺鱼Q一(a)立面(b)前支点截面单位：m图1桥面变幅吊机布置示意收稿日期：2012—02—06作者简介：谭立心(1975一)，男，高级工程师，1997年毕业于长沙交通学院桥梁专业，工学学士(E-malL：tanLixin@vlp．163．com)。嘉绍

5、大桥变幅吊机的强度和稳定性计算分析谭立心，罗超云，郑全跃43套提升系统配用1套带有两吊点的吊具，因此采用表1变幅吊机最大受力计算所需的2套吊具实现四吊点吊装钢箱梁节段，这就要求2(无风荷载)关键工况套提升系统和2套变幅系统各自同步操作。2套提升系统及2套变幅系统均采用16t卷扬机形式，钢丝绳均为~36mm规格。其中提升滑车组为6X6(12倍率)，变幅滑车组为8X8(16倍率)。吊机额定提升力为280t，提升速度为1m／min，走行速度为1．2m／min。该吊机结构简单、受力明确，主要构件均采用箱形截面

6、，材料为Q345，许用轴向应力[a]一200MPa(Q345)_3]。根据钢箱梁安装工艺步骤，先提升到位，再变幅对齐，因此该吊机提升系统和变幅系统设计成交替、独立操作。式中，Q为动滑车总拉力；为滑车组总阻力系数3变幅吊机计算工况(滚动轴承取1．02)；a为滑：#组倍率；k为转向滑轮该桥变幅吊机不频繁使用，其工作级别为A3数。卷扬机静态拉力指卷筒静止不转时对应滑车组级，仅按静强度计算即可。根据《起重机设计规所承受的被动拉力。卷扬机静态拉力为T—Q／a。范》_4]，桥面吊机的钢结构设计计算考虑3种不同的3

7、．2有风荷载工况基本荷载工况(冲击系数计算得1．1)：①无风荷载根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJD60—工况；②有风荷载工况；③非工作工况。非工作工况2004)要求计算工作状态下作用在起重机上的最大主要考虑吊臂初始安装时自仰角为0。时的水平状风荷载。取施工期安全吊装许用横桥向风力为6级态，在空载无负重情况下仅仅依靠变幅卷扬机提升大风，则风荷载标准值Fh—pA：0．67Ah(kN)。至设计仰角。不再赘述。设计风速取V。一13．8m／s(蒲福风力6级，1O．8～3．1无风荷载工况13．8m／s大风上限

8、——施：【风速上限)，地面高度z考虑变幅吊机吊臂工作仰角变化范围46。～一60ITI。计算得横桥向计算风压标准值P一0．6776。，提升卷扬机与变幅卷扬机各自独立操作，以及kN／m。。故作用于变幅吊机构件上的线性荷载q—滑车组钢丝绳动、静态拉力大小有别等特点，可知在pH(H为构件迎风面宽度：-。将该风荷载叠加到表吊装过程中吊臂、斜支撑和立柱3个构件之最大受1工况，即为有风荷载关键【况。力工况并不同时出现。为了进行单一构件最大受力下的强度和稳定性计算，有必