淺談現有龍門吊升級改造高低腿龍門吊技術研究

程寶康 管秀洋 雒 通

(中國建筑土木建設有限公司，北京 100070)

在我國現階段橋梁工程建設過程當中，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質量和建設實用性。在高速公路、一級公路質量不斷提高的情況下，也需要及時更新高等級公路建設過程中所使用的各種大型機械設備，進而提高整個高等級公路網的建設速度。在目前高等級公路工程建設過程當中，主要選擇使用預制箱(T)梁提運施工技術，對整個施工現場的機械設備進行管理，但是由于受施工建設現場位置的不同，導致對龍門吊的跨度、兩側支腿形式、高度和建設質量有了更新的要求，為了能夠全面充分的利用施工現場和機械設備的各種資源，需要針對現有情況，對整個龍門吊的建設進行適當調整。

1 工程概況

本次施工建設以某國道一級公路新建工程為主要設計對象，要求雙向六車道、設計最高時速120km/h、實際限速80km/h，在工程建設過程中改造原有的機械設備和零件方式，達到施工建設標準。

2 主要部件改造方案

2.1 改造原則

在整個龍門吊施工建設改造過程當中，要遵循以下幾方面的改造原則:首先，要充分考慮施工現場的各項資源設施和工作環境，確保設備的使用性能和使用安全性，在此基礎之上對設備進行適當的改造和調整，或者選用節能性較高的設備。其次，在確保施工現場安全的情況之下，盡可能全面的保證原有設備和零部件的不更換性，避免在對設備零件更換過程當中，導致出現零件不匹配的現象，影響整個施工工作的正常開展。最后，在改造后的機械設備應該滿足整個設計要求，符合工程建設標準，各種安全設施也要達到相關要求。

2.2 工作條件

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

2.3 主要技術指標

為了保證改造之后的設備能夠正常使用，在改造過程中，對各個設備的技術指標也有了相對應的標準。比如鋼絲繩的安全系數要達到5.96左右，吊桿拉伸應力安裝系數應該在6.28左右，整個工程建設安全系數在1.66左右。

2.4 作業原理

在工程建設過程當中，需要使用一臺60+60t的龍門吊機設備，通過起重系統的各項調動，抬吊80t的T梁，在T梁抬吊之后，要保證T梁在架設區的安裝工作正常。在起吊機工作開展過程當中，可以考慮選擇使用單機工作，也可以考慮使用兩級聯動共同工作。

2.5 主梁部分

為了能夠保證整個龍門吊的正常運行，需要確保龍門吊的主梁部分其承載力可以達到整個工程建設標準，對于主梁來說，基本上都會選擇使用雙柱梁箱型結構，整個結構建設相對較為緊密、復雜，主梁由三個階段拼裝連接，中間通過連接板進行連接，在主梁設計和建設過程當中，選擇使用低合金鋼焊接進行整個箱型結構的建設，各個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。對于整個工程建設的強度和高度來說，主梁部分受到的影響并不大，因此，在主梁建設過程當中，可以選擇使用傳統的主梁施工，對于施工機械設備可以不對其進行改造，但是為了能夠保證其連接的緊密性，還可以及時的更換連接栓。由于主梁的長期使用，會導致主梁外表面出現銹蝕的情況，為了避免銹蝕情況嚴重化，影響其建設效果和使用效果。

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

2.6 剛性支腿部分

經過改造之后的龍門吊高度與傳統的龍門吊施工建設高度相比增加了3m左右，同時剛柔腿改造后高差1.5m，為了能夠保證龍門吊的正常工程建設，需要對支腿部分進行剛性建設和剛性測量，保證整個支腿部分的受力均勻。對于支腿的受力均勻建設選擇使用八字型加高方案，在支腿部分進行改造過程當中，下橫梁部分受到的影響并不大，可以進行重復使用，但是由于鋼腿階段之間的傾斜角度發生變化，因此需要在原有的基礎之上對整個傾斜角度進行適當調整，需要將剛腿節段段部分重新切割制作，保證其承載力。

科學合理的對主梁的凈高度進行檢驗是至關重要的，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，根據起重機的設計規范可知工作等級為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系，可以用公式f≤L/800進行表示，最終所得到的數值為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

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

2.8 支腿驗算

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

2.9 大車走行系統

經過改造之后的龍門吊機，剛性支腿和柔性支腿與之前相比都有所增加，因此整個機械設備的重量也就隨之增加，需要對走行系統進行適當的改變，提高總行系統的承載力。經過數據核算，在總行系統設計和建設的過程當中，可以在原有的基礎之上，對于部分區域進行嚴格檢查，保證軸和軸承的承載力符合要求，如果承載力較低，需要對其進行適當的調整和清理，保證其承載力符合建設標準。

2.10 起重小車

在龍門吊改造之后，整個龍門吊的吊起高度發生變化，那么就會導致其中鋼絲繩也要進行更換，鋼絲繩的質量，直接影響著整個起重機的工程質量和工作安全性。因此，必須要加強對起重鋼絲繩的建設管理，提高起重鋼絲繩的建設剛度和強度。對于起重鋼絲繩來說，主要是對卷揚機內的鋼絲繩長度進行適當的調整，為了確保其建設高度達到要求，可以適當的增加卷筒內的鋼絲繩排量，保證其能夠滿足整個工程建設標準。對于沒有更換的機械設備和零件，需要進行詳細的檢查和測量，一方面要保證其使用安全型，另一方面要保證各個零部件的數量和質量是否合格或達到標準，避免零部件出現缺少的情況，影響整個工程的正常開展和建設。

2.11 防風設計

在龍門吊改造過程當中，防風設計也是一項相對比較重要的組成部分，防風設計主要包括安裝防風鐵楔、拉索錨定裝置和風速風向報警儀裝置等部分組成。通過使用防風設計，不僅可以大大提高龍門吊的施工安全性，還可以保證整個工程建設的全面開展。

3 整機校核計算

3.1 整機穩定性計算

在整個工程建設開展過程當中，穩定性是保證工程建設安全的基礎，必須要加強對整機穩定性的校核計算，避免由于風力過大的影響，導致起重機無法正常工作，出現傾斜的現象。對于整機穩定性校核計算，可以通過以下幾方面進行詳細分析。

(1)穩定力矩計算。穩定力矩主要是指龍門吊機械設備在空載的狀態時是否能夠長期處于穩定的情況，其計算力矩如下。

M穩=FS=470×6.25=2 937t·m。

(2)風傾覆力矩計算

M風=F風·H=CKhqA·H=676t·m。

式中，C為風力系數，與風阻結構物的表面形狀有關，此處取1.4；Kh為設備發生高度變化時的修正系數取1；A為迎風面積。

(3)慣性傾覆力矩計算

M慣=G×f-4.7×106×0.383=186.32t·m。

式中，f為龍門吊制動系數。

(4)傾覆力矩

∑M傾覆=M風+M慣=862.32t·m。

K穩=M穩÷∑M傾覆=3.41。

抗傾覆穩定系數K穩=3.43>1.5，說明該設備在改造之后仍然符合工程建設標準。為了能夠保證其系統的安穩性，需要按照整個工程建設標準，進行風速檢測，保證在一定風速下，風速報警器可以快速的發出警報，幫助工作人員暫停整個施工現場的正常工程建設。

3.2 大車輪壓計算

大車輪壓核驗計算對整個工程建設來說，也是一項較為重要的組成部分，因為龍門吊高度增加，龍門吊提梁載重也會隨之增加，如果大車輪出現偏載的情況，那么就會導致其承載壓力不均勻，出現翻倒現象。根據車輪的靜強度要求，最大輪壓如下。

其中，C計算系數取1.9，D為車輪踏面直徑600(mm)。

3.3 大車驅動計算

(1)運行阻力計算

摩擦阻力

Fm=(Q+G)ω。

Q按吊梁載荷450t計，改造后整機重量470t，ω摩擦阻力系數查表取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%，角度較小時計算中可用1%代替sin1%。

FP=(450+470)×104×0.01=9.2×104(N) 。

風載荷阻力

FF=CqA。

C為風載體型系數，取值1.4；q在重載工作時取250N·m2；A為迎風面積，計算值為215.6m2。

計算結果為

FF=7.56×104(N)。

(2)大車行走驅動電動機的校驗。

電動機穩態運行功率

式中，運行阻力Fj=222.8kN；速度v為8m/min；η取0.85；電機數m為8。將上述值代入公式Pj，計算結果為4.37kW。通過以上各項計算數據，可以表明經過改造之后的龍門吊機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 卷揚制動器

傳統的龍門吊鋼絲繩在管理過程當中，纏繞圈數為五層。當龍門吊的高度增加之后，鋼絲繩的纏繞圈數隨之增加，通常情況下要達到七層以上。此時不僅其承受壓力符合標準，而且其吊起高度和穩定性也更加的有保障。

4 改造效果及使用情況

在龍門吊經過加高、剛柔腿改造后，目前已經多次使用在橋梁工程建設過程當中，而且建設穩定性較好，符合整個工程建設標準。運行正常，是未來高速鐵路工程建設的主要使用技術方式之一。

5 結 語

綜上所述，經過以上各方面的要求和改造之后，龍門吊的施工建設質量更加有保證，建設安全性也更高，而且經過科學的分析和計算之后，其更能滿足工程建設標準，符合我國未來在工程建設方面的主要發展和投入。龍門吊施工技術的不斷改進，為后期各項施工技術的實施和開展奠定了良好的基礎。