吊具作为架桥机与梁体直接连接的关键部件,其扁担梁与吊钩组的结构设计和受力性能直接决定吊装作业的安全性与稳定性。这一核心装置需通过科学的结构配置实现荷载均匀传递,同时通过精准的受力分析应对复杂工况下的各种应力考验,为梁体起吊、转运与对位提供可靠保障。
扁担梁设计遵循 “刚性承载 + 柔性调节” 的原则。主体结构多采用 Q355qD 低合金高强度钢焊接而成,这种钢材最小屈服强度达 355MPa,兼具强度与韧性优势,适用于大跨度梁体吊装。中小吨位架桥机常用单根箱型截面扁担梁,截面高度按跨度的 1/12-1/15 设计,通过内部加劲肋增强抗扭性能,如某 110 吨架桥机的扁担梁采用 400×600mm 箱型截面,在 57.2 吨起升荷载下最大挠度控制在跨度的 1/500 以内。大吨位设备则普遍采用双扁担梁结构,通过横梁连接形成稳定框架体系,JQ550 型架桥机的双扁担梁间距达 3.5 米,配合可旋转销轴连接,实现 ±5° 的角度补偿,有效消除梁体吊装时的附加弯矩。扁担梁两端设置耳板与钢丝绳连接,耳板厚度不小于 30mm,通过圆弧过渡减少应力集中,销轴采用 45 号钢调质处理,确保剪切强度满足 200kN 以上的受力需求。
吊钩组设计聚焦 “材料强度 + 结构优化” 的双重保障。吊钩本体按 GB/T 10051.1-2010 标准采用锻造工艺制造,中小吨位选用 35CrMo 合金钢(S 级,上屈服强度 390MPa),大吨位则采用 34Cr2Ni2Mo 高级合金钢(T 级,上屈服强度 490MPa),避免使用铸造吊钩以防脆性断裂。钩体采用流线型设计,危险截面直径比钩颈大 10%-15%,钩口处设置防脱装置,防止钢丝绳意外滑落。吊钩组滑轮轴选用 40 号钢加工而成,通过轴承与滑轮连接,轴径按剪切强度校核,确保在 180 吨荷载下剪应力不超过 80MPa。滑轮与吊钩的连接采用球面调心轴承,可补偿 ±3° 的安装偏差,减少附加力矩产生。
受力分析需覆盖 “静态承载 + 动态响应” 全工况。静态工况下,扁担梁承受梁体自重产生的均布荷载,跨中产生最大弯矩,通过截面优化使应力控制在材料屈服强度的 70% 以内,如 550 吨箱梁吊装时,双扁担梁最大应力约 240MPa,保留足够安全余量。动态工况需考虑起升冲击、制动惯性等因素,按动载荷系数 1.1-1.3 进行校核,苏通长江大桥 75 米 T 梁吊装中,通过设置缓冲装置将冲击荷载降低 20%。吊钩危险截面承受复合应力,包括弯曲应力与剪切应力,按极限状态设计法计算,安全系数不低于 5 倍,确保在突发过载时不发生塑性变形。
协同受力保障机制贯穿设计全过程。扁担梁与吊钩组通过销轴刚性连接,连接处设置耐磨衬套减少磨损,衬套磨损量超过 2mm 必须更换。双扁担梁通过同步调节装置保证受力均衡,两侧荷载偏差控制在 5% 以内,避免单边过载。日常维护中需定期检测吊钩开口度变化,当开口度增大超过原尺寸的 10% 时强制报废,同时对扁担梁进行无损探伤,重点检查焊缝及应力集中部位,确保在 10 万次循环荷载作用下不产生疲劳裂纹。这种 “材料控制 - 结构优化 - 工况适配” 的设计思路,使吊具能够适应 20-60 米跨度、50-550 吨重量的各类梁体吊装需求,成为架桥机安全作业的核心保障。