HD200贝雷龙门设计与应用

the Design & Apply of long-span HD200 BeiLei gantry crane

李万华

（******总公司 连云港 222000）

摘要 通启高速公路通杨运河大桥25米预制箱梁的架设采用自行拼装的50吨跨墩龙门施

工，安全高效，快速简便，介绍该龙门的特点、结构形式以及设计与应用技术

关键词 钢桥 贝雷 龙门 设计

1． 工程概况

通扬运河大桥为通启高速公路跨越通州市平潮镇通扬运河的一座特大桥，桥跨组合为6×25m+（35m+60m+35m）+7×25m，全长455米。双向6车道，共104片25m后张预应力混凝土预制箱梁，梁高1.4米。自重达75吨，顶板宽2.4m～2.85m，采用7条台座压墩预制，两台净跨30米、设计吊重50吨的贝雷龙门架设安装。 2． 新型贝雷龙门吊机特点

采用新型装配式HD200贝雷桁架片拼装，标准桁架单片长3.048m，高2.134m（均指销孔中心距），重量316.5kg，根据承载力要求分为标准桁架、高抗弯桁架、高剪力桁架和超高剪力桁架等多种型号，以下是常用贝雷桁架的力学参数表1：

表1 部分贝雷桁架容许内力表 桁 架 名 称 标 准 HD200 桁 架 高 剪 HD202 桁 架 超高剪 HD203 桁 架 剪力(KN) 剪力(KN) 弯矩(KN.m) 剪力(KN) 弯矩(KN.m) 桁 架 内力名称 编 号 弯矩(KN.m) 不加强 加强 单排单层 双排单层 三排单层 单排单层 双排单层 三排单层 2027.2 453.3 2027.2 753.7 2027.2 999.2 3930.3 8439.9 3930.3 1461.3 3930.3 1937.2 5585.2 1199.3 5585.2 2076.8 5585.2 2752.9 4244.2 435.3 4244.2 753.7 4244.2 999.2 8228.6 843.9 8228.6 1461.3 8228.6 1937.2 11693.2 1199.3 11693.2 2076.8 11693.2 2752.9 新型贝雷片还具有独特的预拱结构，上弦杆较下弦杆长2mm，组拼成横梁后将产生向上的预拱，结合加强弦杆接头错位连接，有效减小了龙门的竖向挠度，提高了承载

1

力。该龙门吊机利用新制的横向、竖向和水平支撑架将桁架片组拼起来形成整体的立柱和横梁结构，再用新制端桁架连接腿柱与横梁形成门式刚架，净跨30m时净吊重可达80吨，吊重50T时净跨可达36.5米，设计采用可扩展结构，各构件的设计制造均考虑了起吊更大跨径、更大吨位预制构件的要求，可将双排单层结构组合扩展为三排单层，合理调整龙门净跨，净吊重可达100吨以上。 3． 龙门吊机主要结构

自拼龙门主要由横梁，腿柱、走行系统、提升及横移系统（天车）、控制室等几部分组成，横梁和腿柱作为龙门主体受力的结构，采用装配式公路钢桥HD200贝雷片拼装（见图1），组合形式为加强的双排单层结构，立柱净高12.2 米，4节贝雷拼装，由于使用时绝大部分轴力均传到内侧弦杆，故对内弦杆进行加强，相应的走行平车分配梁也作加强。立柱主要传递轴力和横梁端部传递固端弯矩，各排桁节之间用竖向支撑架和水平支撑架连接，保证受压稳定和整体受力。 图1 新型贝雷龙门结构示意图235.4A大样加强弦杆单位：cmB大样A大样1442高剪力桁架片新制端桁架端支撑架横梁为加强的双排单层由10节贝雷装配而成，排距组合为1.2m+1.3m+1.2m，中部1.3m宽度范围内无支撑和其它结构，保证天车吊具横移不受干扰，此横梁排距（宽度）较一般龙门大，主要考虑增加侧向旁弯刚度和整体稳定，更主要的是可根据需要改装为更大吨位、更大跨度的龙门，形成0.6m×2+1.3m+0.6m×2组合的三排单层结构，横梁

1220加强弦杆新制斜撑标准桁架片加强弦杆上平面中支撑架213.4B大样3048.4A-A213.412013012022871.4251 2

两端各三节贝雷为超高剪力桁架，中部4节为标准桁架，抗弯矩达8228.6KN.m，抗剪达194吨。

天车每台龙门配置一台，主要完成构件的提升、横移和控制安装就位，由一个5.5kW慢速电机驱动，轮距2m，轨距2.5m，走行平稳，安全灵活。

走行系统由4台四轮电动平车构成，每台平车配备一部主动电机和一部摆线针轮减速电机，使起吊和制动非常平稳，极大的减小了惯性力和冲击力影响，有效的保证了施工应用的安全性和稳定性。 4． 龙门吊机的设计 4.1 参数及荷载的确定

参数的确定要结合考虑预制场布置情况、桥位、桥跨及桥面宽度因素，以及桥台标高、纵坡以及存梁、叠梁高度、预留净空等。确定龙门净高12m（加上走行及轨道可达14m），净跨30m，净吊50吨。

主要荷载如下：

横梁自重：G横=39.2T 立柱自重：G柱=13.9T（单侧）

活载：①净吊重50吨 ②天车、吊具估重20吨 活载冲击系数取1.2，安全系数取1.5，则梁的竖向总活载：

P=(50+20)×1. 2×1.5=1260KN

4.2 计算模式及受力分析 龙门吊机实际为200贝雷片组合销结结构，其截面参数和容许内力均为已知，可将其简化为变截面刚体门架进行计算，模式如图2： I1 I2 I2 图2 龙门简化计算模型 横梁自重简化为均布荷载其大小 3 q=39.2/32=12.3KN/m

立柱自重直接简化为集中力P柱作用在柱顶，结构受力图如图3，计算结果知，荷载P位于跨中时，龙门产生最大弯矩和最大挠度：

Mmax=7727.4kN.m

fmax=53㎜

当天车（活载P）距立柱中心之间距为1.5米时（立柱宽度为2米），结构产生最大剪力（如图4），该侧立柱产生最大轴力，其值分别为：

QMax=1400KN

NMax=1339KN

根据相关资料查得加强双排单层贝雷容许参数如下： [M]=8228.6KN.m 超高剪型 [Q]=1937.2KN.m P柱=13.9tP=126tq=12.3kN/mP柱=13.9tP=126tP柱=13.9tq=12.3kN/mP柱=13.9tI1I2I2I1I2I2 图3 图4 最大轴力产生在立柱底部，由8根内侧弦杆承担（16根10#槽钢） [N]=16×12.74×210=4280.6KN. 允许挠度

[f]=L/400=3200/400=8cm

以上内力及变形均在容许范围内。 4.3 横梁旁弯度验算

吊机在负重行走或制动过程中，横梁将受到水平摇摆力作用，产生侧向旁弯，要求横梁侧向具有一定的刚度，保证侧弯满足要求，验算时可取单边横梁（断面尺寸2m×1.2m）作为对象，横向力取竖向荷载的10%（单边横梁承受5%）作用于两端简支结构进行计算。

4.4结构稳定性的验算

4

该验算主要检验龙门结构的整体稳定性，通过确定其最不利情况下产生的倾覆力矩（包括惯性力矩、风荷载倾覆力矩等），以及其自身的稳定力矩（先假定一个走行间距，可确定龙门稳定性）。

根据K稳=M稳/M倾求得稳定系数，验算稳定系数K稳≥2是否满足，可通过调整走行间距D来增加结构稳定性。本例取D=8米时K稳=4.0 5．龙门吊机拼装要点

一般按照如下顺序拼装：场地平整→铺轨、组装走行及车架→立柱横卧拼装、铰座焊接→立柱安装并拉锚固定→横梁拼装→吊装横梁、与立柱销接→端桁架安装→铺设天车轨道→天车安装调试→电控系统安装→调试、试运行

拼装时的注意事项：

① 双轨龙门对走行轨道铺设质量要求较严，否则走行小车及龙门主体会产生很大的次应力，引起变形甚至破坏。因此要求轨道平顺，连接牢固，严格控制轨距、跨距和轨顶标高。

② 注意区别上下弦杆，防止销孔及螺栓孔错位，无法装配。

③ 贝雷与加强弦杆、各支撑架均实行错位连接，防止接头变形影响整体刚度和使用效果。

④ 横梁吊装就位时使用两台25t吊机抬吊，以保证安全，与立拄连接时应先连接一端，便于调整。

⑤ 总装时注意阴阳头相对应，包括立拄与支座之间，立拄与横梁桁架之间的接头对应，否则易导致前功尽弃，无法总装。

6．试吊及使用

试吊分静载和动载两种方案，可直接采用预制梁作为基本荷载，再配载至所需载重。静载试吊荷重一般为设计吊重的１２５％，动载试吊为设计荷重的１１０％

试吊前应确定配载、加载及试吊方案，由专业工程师、机械工程师、结构工程师等联合对龙门吊机结构和电控系统作全面的检查和验收，合格后布置挠度测点，专人指挥试吊，逐项进行提升、制动、持荷、落梁等试验，然后开动天车和走行，按最不利情况检验测试结构弯矩、挠度、剪力、走行稳定等项，结束后测量横梁残余变形及各部位复位情况，作好记录和核对，无异常情况即可投入使用。

5

龙门吊的使用则相对简单、方便，所要强调的是指挥、安全和操作控制，具体吊装架设过程并不复杂，一般完成走行对位、捆梁、提升、纵横移对位、落梁等程序后便可完成一片梁的架设（或喂梁、存梁）任务，一天可架设4~6片梁，效率极高。 7．结语

龙门吊机是当代桥梁施工架设所常用的吊运工具，具有方便快速、安全高效的优点，可长期周转使用，降低施工成本。新型钢桥贝雷组拼的龙门采用可扩展设计、预留拱度设置、接头错位连接技术处理后，承载力更高，变形更小，应用更广，加之在走行系统上采用摆线针轮减速电机，行走更平稳，无冲击，极大程度上解决了龙门使用的安全和稳定问题，受到了业主、监理和社会各界的一致好评。

参 考 文 献

[1]周水兴 何兆益 邹毅松等 路桥施工计算手册. 北京 人民交通出版社. 2001 [2]龙驭球 包世华 结构力学. 高等教育出版社. 1996

6