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黑河架桥机厂家 节段拼架桥机架桥机抗倾覆系数验算方法与实施要点

编辑:矿山起重    
发表日期:2025-07-10

在节段拼架桥机施工中,抗倾覆系数验算是保障设备稳定性的核心环节。通过系统化的荷载分析、重心计算及稳定性评估,可有效识别风险工况并采取针对性措施。以下结合工程实践与行业标准,从验算原理、实施流程及风险防控等方面进行详细阐述。

25T双梁行车

一、荷载分类与最不利工况分析

(一)荷载构成与计算逻辑

架桥机荷载主要包括恒载、活载及环境荷载。恒载涵盖主梁、支腿、天车等结构自重,需通过详细称重或设计图纸精确获取。活载包括吊装梁体重量、施工人员及设备附加荷载,需考虑动载系数(通常取 1.1-1.3)以模拟动态工况。环境荷载中风荷载影响显著,工作状态下按 7 级风(风压约 19kg/m²)计算,非工作状态则需考虑 11 级风(风压约 66kg/m²)的极端情况。

(二)关键工况识别

悬臂过孔阶段:架桥机前端悬空时,重心前移易引发纵向倾覆,需重点验算前支腿未完全支撑时的稳定性。

边梁架设阶段:吊装偏心荷载可能导致横向失稳,需模拟天车位于悬臂端时的力矩平衡。

非工作状态:强风作用下,需计算风荷载对整体结构的倾覆效应,确保抗风拉索及支腿锚固有效。

二、重心位置确定与力矩计算

(一)重心计算方法

采用 “分块叠加法” 确定架桥机重心:将结构分解为独立模块(如主梁、支腿、天车),分别计算各模块重心坐标,再根据重量比例加权求和。例如,主梁重心通常位于几何中心,而天车重心随吊梁位置动态变化。

(二)倾覆力矩与抗倾覆力矩

倾覆力矩(Ms):由荷载偏心、风荷载及惯性力产生。例如,悬臂过孔时,前端悬空部分自重与风荷载形成主要倾覆力矩。

抗倾覆力矩(Mr):由稳定侧结构自重、配重及支腿反力提供。例如,天车退至尾部作为配重时,可显著增加抗倾覆力矩。

(三)安全系数评估

抗倾覆系数定义为抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值(K=Mr/Ms)。根据 GB/T 26470-2011 要求,工作状态下 K 需≥1.5,非工作状态下 K≥1.3。实际验算中,需针对每个风险工况分别计算 K 值,确保所有工况均满足安全标准。

三、验算流程与核心技术

(一)工况建模与参数输入

三维建模:采用有限元软件(如 SAP 93)建立架桥机结构模型,输入各部件重量、连接方式及约束条件。

荷载加载:按最不利工况组合施加荷载,例如悬臂过孔时同时考虑自重、风载及动载系数。

(二)稳定性分析与优化

极限平衡状态:通过调整配重位置或支腿间距,使抗倾覆力矩与倾覆力矩达到临界平衡(K=1),此时的配重或支腿位置即为安全边界。

敏感性分析:测试不同参数(如风速、吊梁位置)对 K 值的影响,识别关键风险因素。例如,风速每增加 1 级,K 值可能下降 0.2-0.3。

(三)动态监测与实时预警

传感器布置:在支腿、天车及主梁关键部位安装倾角传感器、压力传感器,实时监测结构姿态及荷载分布。

智能预警系统:当 K 值接近安全阈值(如 K<1.8)时,系统自动触发声光报警并限制设备动作,防止事故发生。

四、风险防控与维护管理

(一)设计优化措施

配重系统:设置可调式配重块,根据工况动态调整重心位置。例如,某高铁项目采用液压驱动配重装置,可在 3 分钟内完成重心调整。

支腿锚固:采用预埋地脚螺栓与液压锁定装置结合,确保支腿与桥墩可靠连接。某跨海大桥项目在支腿底部安装防滑销(直径≥30mm),抗拔力提升 40%。

(二)施工过程管控

地基处理:要求地基承载力≥200kPa,纵向坡度≤3%,横向坡度≤0.5%,并通过静载试验验证。

操作规范:严格执行 “三试原则”(试吊、试移、试制动),禁止在风速>12m/s 时作业。

(三)周期性检测与维护

结构探伤:每季度对主梁焊缝、支腿销轴进行无损检测,重点排查疲劳裂纹。

系统校准:每年委托第三方机构校准传感器精度,确保监测数据误差≤±1%。

五、典型案例分析

成渝高铁某标段在节段拼架桥机施工中,针对 40mT 梁架设进行抗倾覆验算:

荷载组合:梁重 160t,天车自重 9.8t,风荷载按 11 级风计算。

工况模拟:最不利工况为悬臂过孔阶段,此时倾覆力矩为 600t・m,抗倾覆力矩达 2832.5t・m,K=4.72>1.5。

优化措施:通过增加后支腿配重(40mT 梁),将 K 值提升至 5.2,确保施工安全。

该标段施工期间未发生倾覆事故,验证了验算方法的有效性。

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