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摘要：介绍固定式贝雷桁架龙门吊设计要点，由于T型梁种类多，梁板架设是保证施工进度的关键控制点，在临近主桥的高墩进行梁板架设，采用横向移梁龙门吊直接从预制梁场运梁，在高墩区拼装1台固定式贝雷龙门吊配合架桥机，经对支腿钢管承载力计算，横梁静动荷载计算，满足强度要求。
关键词：固定式龙门吊；贝雷桁架；设计；吊装架设
Abstract: this paper introduces the BeiLei truss gantry crane design key points of the fixed, because T beam variety, set up is to guarantee the beam slab construction progress is the key point, near the bridge pier beam slab set up on high, the transverse moving beam gantry crane directly from a precast beams transporting girder, and the high pier district assembly 1 fixed BeiLei gantry crane with the author, through the analysis of a leg steel tube bearing capacity calculation, the LiangJing move the load calculation, meet the required strength.
Keywords: fixed gantry crane; BeiLei truss; Design; Hoisting set up
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
某特大桥是跨越珠江官洲河的特大桥型桥梁，该桥设计范围K2+241.60～K4+027.408，长度1785.808m。该桥主体工程为跨径布置为99m＋180m＋99m的预应力混凝土连续刚构箱梁桥，主梁上下行分幅布置，北引桥总长564.6m，上部结构为16孔预应力混凝土简支T型梁，分左右两幅，均为5联，南引桥总长839.558m，上部结构为21孔预应力混凝土简支T型梁，分左右两幅，均为8联，单幅桥面宽度为13.25m，双幅桥左右总宽28.5m。本合同段T型梁形式多样，为9种跨径14种梁长，共计474片。
本合同段T型梁种类众多，对T型梁预制、存储、运输和安装架设带来了很大的困扰，会严重影响到后期南北引桥上部结构的施工进度。由于北引桥0#～12#墩居民房至今尚未拆迁，原规划的北引桥0#桥台处的T型梁预制场无法实施，其北引桥梁板的预制工作全部压在南引桥预制场上，而在南引桥37#～38#墩上空的100KV高压线网预计仅在今年的9月份后方可拆除，规划在40#桥台前后的南引桥预制场也只能在高压线网拆除，37#、38#墩基础及下部结构施工完毕后后方可正常建设，这样就造成工期严重滞后，因此增加T型梁预制安装架设能力是保证工期的关键控制点。项目经理部鉴于目前状况，除了计划建设南引桥40#桥台前后的预制场外，拟在距离主桥高墩区较近的24#～29#墩左侧场地上再增加1处预制场，再增加一套固定贝雷龙门吊和一套架桥机，以承担南引桥第29#～20#墩跨及已在施作的北引桥第14#～16#墩跨跨径为41.3m的156片T型梁预制运输架设安装任务。其固定贝雷龙门吊的设计简述如下：
1、龙门吊横梁设计参数
（1）起吊最长的T型梁梁长41.1m，最大梁重136t。设计横梁跨度:4m＋28.5m＋1m=33.5m,两侧悬臂长4.25m,采用14片321型号的贝雷，贝雷片长3m,高1.5m,按单层8排，上下均采用加强弦杆加强组拼贝雷桁架横梁。龙门吊横梁下缘至地面净空高度：35m；
（2）单台龙门吊上起吊设备安装1台型号JM8型8t可调慢速卷扬机，坐落于可移动平车上，重约6t,动滑轮组、扁担梁吊梁锁具、起重钢丝绳重约3t；
（3）轨道采用钢轨型号P43，理论重量为44.658kg/m×2。
（4）贝雷片自重275 kg/片，加强弦杆自重80 kg/片，采用上下加强，上下各16片，贝雷销轴和支撑架自重25 kg/片；
（5）贝雷桁架联接钢板重为1m×0.010m×7850kg/m3×2=157 kg/m
固定龙门吊结构示意图如下图1所示。
图1固定式龙门吊结构示意
2、龙门吊横梁设计计算
2.1贝雷桁架横梁静载荷计算
(1)贝雷横梁自重：G=275×8×14＋80×32×14＋25×8×14＋89.316×42＋157×42=79785kg=782.691KN；
(2)静荷载：q=G/42=782.691KN/42=18.636KN/m；
(3)静荷载产生最大弯矩M静max：
M静max=1/8ql2=1/8×18.636×33.5×33.5=2614.281KN·m；
(4)最大剪力Q静max：
Q静max=1/2ql=1/2×18.636×33.5=312.153KN；
2.2 贝雷桁架横梁动载荷计算
动荷载安全系数取:K=1.30,梁重136t，每台移梁平车承重为68t,动荷载P=1.30×(3+6+68)=100.100t=981.981KN。
动荷载产生的最大弯矩：
M动max=1/4Pl=1/4×981.981×33.5=8224.091KN·m；
最大动荷载产生的最大剪力Q动max
Q动max=P=981.981KN
2.3 贝雷桁架横梁强度验算
(1)移梁过程最大弯矩和最大剪力：
Mmax= M静max＋M动max =2614.281＋8224.091=10838.372KN·m；
Qmax= Q静max＋Q动max=312.153＋981.981=1294.134KN
(2)根据相关贝雷规范得，加强型单层八排贝雷桁架梁容许强度如下：
［M］=13500KN·m×0.9=121500KN·m；
［Q］=1962KN×0.9=1765.8KN
(3)贝雷横梁强度验算结论：
［M］﹥Mmax；［Q］﹥Qmax
所以，加强型单层八排贝雷桁架梁满足要求。
2.4 贝雷桁架横梁刚度验算
集中荷载与均布荷载在梁上产生的挠度f：
f=Pl3/(48EJ)＋5ql4/(384EJ)
式中：E为弹性模量，J为惯性矩。
查相关规范可得：
E=2.1×10MPa,J=1154868.8=4619475.2㎝4；
f=Pl3/(48EJ)＋5ql4/(384EJ)
= 981.981×33.53/(48×2.1×4619475.2)＋5×18.636×33.54/(384×2.1×4619475.2)
=11.1㎝﹤l/250=33.5/250=13.4㎝
所以貝雷桁架横梁刚度满足要求。
3、龙门吊贝雷桁架钢管桩支腿受力强度验算
3.1 支腿承载力
龙门吊支腿采用施工现场已有的￠630㎜×10㎜钢管桩做支腿，钢管桩采用Q235钢材，支腿形式及尺寸如图2所示。
图2固定式龙门吊支腿钢管受力情况示意
支腿所受最大力为卷扬机提起136t的41.3mT型梁在端部时，此时一侧单支腿所受的力如下：
F=（贝雷桁架横梁自重）/4＋［（卷扬机及平车自重＋吊索吊具）/2＋(41.3mT型梁自重)/4］×1.2
受力参数如下：贝雷桁架横梁自重G=782.691KN；JM8型8t可调慢速卷扬机重约6t,动滑轮组、扁担梁吊梁锁具、起重钢丝绳重约3t，41.3mT型梁自重136t。
F=782.691/4＋［（6＋3）/2＋136/4］×1.2×9.81=648.895 KN
tanɑ=(11—2)/2/33=0.136,所以ɑ=7.770
螺旋鋼管支腿所受轴向力：
N=F/cosɑ=648.895/0.991=654.788KN
每个支腿自重150KN，支腿受轴向力为：
N＇=N＋150cosɑ=654.788＋150×0.991=803.438KN
3.2 支腿钢管承载力计算
螺旋钢管桩为型号￠630㎜×10㎜，材质为Q235，轴向容许应力［σ］=140MPa,其中D=630㎜, d=610㎜
截面惯性矩I=（D4-d4）=93615.5㎝4；
截面面积 A=（D2-d2）=194.78㎝2；
惯性半径i= =21.92㎝。
3.2.1 顺桥向方向
支腿支撑情况按两端固定计算，长度因素µ=0.5，因为此向有横向系杆联接，自由长度l0=0.5×10=5m,
长细比λ=l0/i=500/21.92=22.8；
查表可得受压构件稳定系数ψ=0.961；
［N］=ψ［σ］A=0.961×140×194.78㎝2=2621KN
所以，N＇﹤［N］
3.2.2 横桥向方向
支腿支撑情况按两端固定,可沿横向相对移动计算，长度因素µ=1，因为此向没有横向系杆联接，所以长l0自由长度l0=µL=1×33 /cosɑ=1×33/0.991=33.30m。
长细比λ=l0/i=3330/21.92=151.9；
查表可得受压构件稳定系数ψ=0.252；
［N］=ψ［σ］A=0.252×140×194.78㎝2=687.2KN
所以，N＇﹤［N］
综上计算，螺旋钢管支腿满足设计强度要求。
4、龙门吊贝雷桁架钢管桩支腿受力强度验算
（1）由于预制T型梁的梁长尺寸不一，在吊装过程中，吊装位置应控制准确，以保证吊索吊具垂直合理受力；
（2）吊索钢丝绳与T型梁的马蹄和翼缘板接触处位置加设包角角钢，不允许吊索钢丝绳与T型梁直接接触，以防止挤压损坏T型梁结构混凝土，并保护钢丝绳不被尖锐的刃角所割伤；
（3）T型梁起吊移梁时，卷扬机速度控制在最低档位，不得过快；
（4）风力达到五级以上及雷暴雨天气停止吊装作业，以保证安全。
结束语：
该项目由于前期的征地拆迁及南引桥37#～38#墩上空的100KV高压线网的影响，造成30#～38#墩无法施工，预制梁场不能按照施工组织设计方案与下部结构同期建设，从而对T型梁连续架设造成很大影响，且临近主桥处的下部结构墩身高度达30m，T型梁的安装架设存在困难。固定贝雷桁架龙门吊在该项目的T型梁的吊装安装架设中起到了较大的作用，它充分应用了项目经理部现有的钢管桩、贝雷桁架及型钢等材料进行拼装，从而节约了T型梁的安装架设成本，也为实现项目的整体工期目标创造了有利的条件。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：固定式龙门吊；贝雷桁架；设计；吊装架设
Abstract: this paper introduces the BeiLei truss gantry crane design key points of the fixed, because T beam variety, set up is to guarantee the beam slab construction progress is the key point, near the bridge pier beam slab set up on high, the transverse moving beam gantry crane directly from a precast beams transporting girder, and the high pier district assembly 1 fixed BeiLei gantry crane with the author, through the analysis of a leg steel tube bearing capacity calculation, the LiangJing move the load calculation, meet the required strength.
Keywords: fixed gantry crane; BeiLei truss; Design; Hoisting set up
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
某特大桥是跨越珠江官洲河的特大桥型桥梁，该桥设计范围K2+241.60～K4+027.408，长度1785.808m。该桥主体工程为跨径布置为99m＋180m＋99m的预应力混凝土连续刚构箱梁桥，主梁上下行分幅布置，北引桥总长564.6m，上部结构为16孔预应力混凝土简支T型梁，分左右两幅，均为5联，南引桥总长839.558m，上部结构为21孔预应力混凝土简支T型梁，分左右两幅，均为8联，单幅桥面宽度为13.25m，双幅桥左右总宽28.5m。本合同段T型梁形式多样，为9种跨径14种梁长，共计474片。
本合同段T型梁种类众多，对T型梁预制、存储、运输和安装架设带来了很大的困扰，会严重影响到后期南北引桥上部结构的施工进度。由于北引桥0#～12#墩居民房至今尚未拆迁，原规划的北引桥0#桥台处的T型梁预制场无法实施，其北引桥梁板的预制工作全部压在南引桥预制场上，而在南引桥37#～38#墩上空的100KV高压线网预计仅在今年的9月份后方可拆除，规划在40#桥台前后的南引桥预制场也只能在高压线网拆除，37#、38#墩基础及下部结构施工完毕后后方可正常建设，这样就造成工期严重滞后，因此增加T型梁预制安装架设能力是保证工期的关键控制点。项目经理部鉴于目前状况，除了计划建设南引桥40#桥台前后的预制场外，拟在距离主桥高墩区较近的24#～29#墩左侧场地上再增加1处预制场，再增加一套固定贝雷龙门吊和一套架桥机，以承担南引桥第29#～20#墩跨及已在施作的北引桥第14#～16#墩跨跨径为41.3m的156片T型梁预制运输架设安装任务。其固定贝雷龙门吊的设计简述如下：
1、龙门吊横梁设计参数
（1）起吊最长的T型梁梁长41.1m，最大梁重136t。设计横梁跨度:4m＋28.5m＋1m=33.5m,两侧悬臂长4.25m,采用14片321型号的贝雷，贝雷片长3m,高1.5m,按单层8排，上下均采用加强弦杆加强组拼贝雷桁架横梁。龙门吊横梁下缘至地面净空高度：35m；
（2）单台龙门吊上起吊设备安装1台型号JM8型8t可调慢速卷扬机，坐落于可移动平车上，重约6t,动滑轮组、扁担梁吊梁锁具、起重钢丝绳重约3t；
（3）轨道采用钢轨型号P43，理论重量为44.658kg/m×2。
（4）贝雷片自重275 kg/片，加强弦杆自重80 kg/片，采用上下加强，上下各16片，贝雷销轴和支撑架自重25 kg/片；
（5）贝雷桁架联接钢板重为1m×0.010m×7850kg/m3×2=157 kg/m
固定龙门吊结构示意图如下图1所示。
图1固定式龙门吊结构示意
2、龙门吊横梁设计计算
2.1贝雷桁架横梁静载荷计算
(1)贝雷横梁自重：G=275×8×14＋80×32×14＋25×8×14＋89.316×42＋157×42=79785kg=782.691KN；
(2)静荷载：q=G/42=782.691KN/42=18.636KN/m；
(3)静荷载产生最大弯矩M静max：
M静max=1/8ql2=1/8×18.636×33.5×33.5=2614.281KN·m；
(4)最大剪力Q静max：
Q静max=1/2ql=1/2×18.636×33.5=312.153KN；
2.2 贝雷桁架横梁动载荷计算
动荷载安全系数取:K=1.30,梁重136t，每台移梁平车承重为68t,动荷载P=1.30×(3+6+68)=100.100t=981.981KN。
动荷载产生的最大弯矩：
M动max=1/4Pl=1/4×981.981×33.5=8224.091KN·m；
最大动荷载产生的最大剪力Q动max
Q动max=P=981.981KN
2.3 贝雷桁架横梁强度验算
(1)移梁过程最大弯矩和最大剪力：
Mmax= M静max＋M动max =2614.281＋8224.091=10838.372KN·m；
Qmax= Q静max＋Q动max=312.153＋981.981=1294.134KN
(2)根据相关贝雷规范得，加强型单层八排贝雷桁架梁容许强度如下：
［M］=13500KN·m×0.9=121500KN·m；
［Q］=1962KN×0.9=1765.8KN
(3)贝雷横梁强度验算结论：
［M］﹥Mmax；［Q］﹥Qmax
所以，加强型单层八排贝雷桁架梁满足要求。
2.4 贝雷桁架横梁刚度验算
集中荷载与均布荷载在梁上产生的挠度f：
f=Pl3/(48EJ)＋5ql4/(384EJ)
式中：E为弹性模量，J为惯性矩。
查相关规范可得：
E=2.1×10MPa,J=1154868.8=4619475.2㎝4；
f=Pl3/(48EJ)＋5ql4/(384EJ)
= 981.981×33.53/(48×2.1×4619475.2)＋5×18.636×33.54/(384×2.1×4619475.2)
=11.1㎝﹤l/250=33.5/250=13.4㎝
所以貝雷桁架横梁刚度满足要求。
3、龙门吊贝雷桁架钢管桩支腿受力强度验算
3.1 支腿承载力
龙门吊支腿采用施工现场已有的￠630㎜×10㎜钢管桩做支腿，钢管桩采用Q235钢材，支腿形式及尺寸如图2所示。
图2固定式龙门吊支腿钢管受力情况示意
支腿所受最大力为卷扬机提起136t的41.3mT型梁在端部时，此时一侧单支腿所受的力如下：
F=（贝雷桁架横梁自重）/4＋［（卷扬机及平车自重＋吊索吊具）/2＋(41.3mT型梁自重)/4］×1.2
受力参数如下：贝雷桁架横梁自重G=782.691KN；JM8型8t可调慢速卷扬机重约6t,动滑轮组、扁担梁吊梁锁具、起重钢丝绳重约3t，41.3mT型梁自重136t。
F=782.691/4＋［（6＋3）/2＋136/4］×1.2×9.81=648.895 KN
tanɑ=(11—2)/2/33=0.136,所以ɑ=7.770
螺旋鋼管支腿所受轴向力：
N=F/cosɑ=648.895/0.991=654.788KN
每个支腿自重150KN，支腿受轴向力为：
N＇=N＋150cosɑ=654.788＋150×0.991=803.438KN
3.2 支腿钢管承载力计算
螺旋钢管桩为型号￠630㎜×10㎜，材质为Q235，轴向容许应力［σ］=140MPa,其中D=630㎜, d=610㎜
截面惯性矩I=（D4-d4）=93615.5㎝4；
截面面积 A=（D2-d2）=194.78㎝2；
惯性半径i= =21.92㎝。
3.2.1 顺桥向方向
支腿支撑情况按两端固定计算，长度因素µ=0.5，因为此向有横向系杆联接，自由长度l0=0.5×10=5m,
长细比λ=l0/i=500/21.92=22.8；
查表可得受压构件稳定系数ψ=0.961；
［N］=ψ［σ］A=0.961×140×194.78㎝2=2621KN
所以，N＇﹤［N］
3.2.2 横桥向方向
支腿支撑情况按两端固定,可沿横向相对移动计算，长度因素µ=1，因为此向没有横向系杆联接，所以长l0自由长度l0=µL=1×33 /cosɑ=1×33/0.991=33.30m。
长细比λ=l0/i=3330/21.92=151.9；
查表可得受压构件稳定系数ψ=0.252；
［N］=ψ［σ］A=0.252×140×194.78㎝2=687.2KN
所以，N＇﹤［N］
综上计算，螺旋钢管支腿满足设计强度要求。
4、龙门吊贝雷桁架钢管桩支腿受力强度验算
（1）由于预制T型梁的梁长尺寸不一，在吊装过程中，吊装位置应控制准确，以保证吊索吊具垂直合理受力；
（2）吊索钢丝绳与T型梁的马蹄和翼缘板接触处位置加设包角角钢，不允许吊索钢丝绳与T型梁直接接触，以防止挤压损坏T型梁结构混凝土，并保护钢丝绳不被尖锐的刃角所割伤；
（3）T型梁起吊移梁时，卷扬机速度控制在最低档位，不得过快；
（4）风力达到五级以上及雷暴雨天气停止吊装作业，以保证安全。
结束语：
该项目由于前期的征地拆迁及南引桥37#～38#墩上空的100KV高压线网的影响，造成30#～38#墩无法施工，预制梁场不能按照施工组织设计方案与下部结构同期建设，从而对T型梁连续架设造成很大影响，且临近主桥处的下部结构墩身高度达30m，T型梁的安装架设存在困难。固定贝雷桁架龙门吊在该项目的T型梁的吊装安装架设中起到了较大的作用，它充分应用了项目经理部现有的钢管桩、贝雷桁架及型钢等材料进行拼装，从而节约了T型梁的安装架设成本，也为实现项目的整体工期目标创造了有利的条件。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。