节段拼装架桥机的主梁是整机的核心承载部件,相当于架桥机的“脊梁”,其截面形式的选择直接决定了架桥机的作业安全性、经济性和适应性。箱型与桁架式是目前节段拼装架桥机主梁最常用的两种截面形式,二者在结构构造上的差异,使得它们对主梁刚度与重量的影响呈现出截然不同的特点,合理选择截面形式是架桥机设计中的关键环节。

箱型截面主梁是由顶板、底板和腹板围成的封闭结构,整体呈“箱子”状,这种结构形式天然具备良好的整体性和抗扭性能。从刚度角度来看,封闭的箱型结构能够有效分散荷载,将外力均匀传递到整个截面,避免局部应力集中,因此其整体刚度和抗扭刚度都表现突出。在架桥作业中,主梁需要承受桥梁节段的重量、自身重量以及施工过程中的动荷载,箱型截面主梁能够有效抵抗弯曲和扭转变形,减少主梁的挠度,确保节段拼装时的精度,避免因刚度不足导致的施工偏差。
但刚度的优势也带来了重量上的变化,箱型截面主梁的腹板、顶板和底板均为连续的板材结构,材料用量相对较多,尤其是大跨度架桥机的箱型主梁,为保证刚度往往需要增加板材厚度,这会进一步增加主梁重量。较重的主梁会加大架桥机的整体自重,不仅需要更大功率的驱动系统来实现整机移动和作业,还会对桥梁下部结构和施工场地的承载力提出更高要求,一定程度上增加了施工成本和难度。
与箱型截面不同,桁架式主梁是由上弦杆、下弦杆和腹杆通过节点连接组成的格构式结构,整体呈框架状,结构轻盈且受力清晰。桁架式主梁的重量优势十分明显,其通过杆件的合理布置,用最少的材料实现了结构的承载需求,相比箱型截面主梁,在相同跨度和承载能力下,桁架式主梁的重量可大幅减轻。轻量化的主梁能够降低架桥机的整体自重,减少驱动系统的负荷,降低对施工场地和桥梁下部结构的压力,同时也能减少材料消耗,提升施工经济性。
不过,桁架式主梁的刚度表现相对较弱。由于其为格构式结构,杆件之间通过节点连接,整体整体性不如箱型截面,在承受荷载时,容易出现节点变形和杆件弯曲,导致主梁的挠度较大,抗扭刚度也相对不足。在大跨度、大荷载的架桥作业中,为了弥补刚度不足的问题,往往需要增加杆件数量或加大杆件截面,这会在一定程度上削弱其重量优势,甚至可能导致部分场景下桁架式主梁的重量接近箱型截面主梁。
综合来看,箱型与桁架式截面主梁在刚度与重量上呈现出“此消彼长”的特点:箱型截面以重量为代价换取了更优的刚度和稳定性,适合大跨度、大荷载、对拼装精度要求高的架桥场景;桁架式截面则以适度牺牲刚度为前提,实现了轻量化设计,更适合中小跨度、场地承载力有限、对施工经济性要求高的场景。在实际设计中,需结合架桥机的跨度、承载能力、施工场地条件等因素,平衡刚度与重量的关系,选择最适配的主梁截面形式,确保架桥机作业的安全、高效与经济。
