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摘要：339省道太仓至太仓港段新建工程A标预制箱梁共40片，其中主线跨沿江桥21m的有10片，23m的有10片，A匝道跨沿江桥是30m的有20片。需安装的箱梁40片。其中预制箱梁自重最大的为30m边跨边梁，自重90T。针对预制箱梁自重情况和现场跨径布置和地形地貌，我们选定了一套出坑龙门、一套120T架桥机、两套横向移动的架桥机、一套纵桥向轨道自行式运梁车等5套主要安装设备来完成箱梁安装工作。通过箱梁的生产实践检验，效果良好，方案是可行的。
关键词：箱梁安装;受力;龙门架
中图分类号：U448文献标识码： A
一、工程概况
S339省道是目前连接苏州、昆山、太仓的除苏昆太高速公路外的唯一通道，同时也是连接上海的一条重要通道。其中的太仓至太仓港段也是太仓市与上海连接的一条沿沪工业大道，是代表太仓城市形象的一条景观大道。
二、安装设备功能及规格
主线跨沿江桥的预制箱梁安装，出坑龙门承担着将预制箱梁从预制场出坑，然后由拖梁长车运至主线桥的老桥上，用横向移动的架桥机把梁横向移动到位。
A匝道跨沿江桥的预制箱梁安装，出坑龙门承担着将预制箱梁从预制场出坑，然后由拖梁长车运至第12孔处，由一套能提升和横移的架桥机把梁运至桥上，再由一套纵桥向轨道自行式运梁车运至架桥机上，最后由架桥机安装就位。
三、出坑龙门架受力计算
(一)、梁的静力计算概况
1、单跨梁形式：简支梁（偏安全）
2、计算模型基本参数：长L =33 M，a=1.5+0.95=2.45米
3、集中力： P= 900/2=450KN
(预制梁按850 KN 计算，两台行走天车按每台重50 KN 计算)
4、均布力(贝雷桁架自重)： q= (5×66)/33= 10KN
(三十三米单组六排贝雷桁架，合计用贝雷66片，每片自重按5 KN 计算)
计算简图如下：
L=33m
pp
a=2.45m q=10KN/m a=2.45m
AB
11m
RA RB
(二)、選择受荷截面
1、截面类型：贝雷（六排）
2、截面特性：桁片惯性矩Ix= 250500cm4
桁片截面弹性模量Wx= 3570cm3
桁片允许弯矩 Mp= 975KN·M
桁片允许应力 f= 245 MPa
贝雷销允许剪力Q= 156 KN
(三)、相关参数
1、材质：锰钢
2、梁的挠度控制［v］：L/400
(四)、内力计算结果
1、支座反力 RA = 615 KN
2、支座反力 RB = 615 KN
3、最大弯矩
①、集中力P在跨中产生的最大弯矩为：Mmax=Q*L/2-P（L/2-a）
由于Q集中力产生的反力（也等于断部剪里力P），所以弯矩Mmax= Q*L/2-P（L/2-a）= P*L/2-P（L/2-a）=P*a
②均部荷载产生的最大弯矩是在跨中Mmax= qL^2/8
所以最大弯矩Mmax = (P ×a)+(qL^2/8) =(450×2.45)+(33^2×10/8) =2464 KN·M
(五)、强度及刚度验算结果
1、弯曲正应力 σmax = Mmax / Wx＝2464 /3570×109= 690MPa
2、支座最大剪力 Qmax= q*L/2+P=33×10/2+450=615 KN
3、最大挠度
fmax=P×a×(3×L^2-4×a^2)/48EI×2/6=450×2.45×10^ 3×(3×33^2-4×2.45^2)/(48×2.1×10^11×250500×10^(-8)) ×2/6= 47.2 mm
4、相对挠度v = fmax / L =47.2 /33000= 1/699
(六)、安全性验证
1、最大弯矩 Mmax = 2464 KN.M < 弯矩设计值［M］ : Mp×6×0.9= 975×6×0.9=5265 KN.M
2、弯曲正应力 σmax= 690MPa < 抗弯设计值［σ］: f×6=1470 MPa
3、支座最大剪力Qmax=615KN < 抗剪设计值［Q］:Q×6=156×6= 936KN
4、跨中挠度相对值v= L/699 < 挠度控制值［v］:L/ 400
四、底部支撑钢管受力计算
(一)、钢管立柱的静力计算概况
1、钢管立柱形式： 空间杆系
2、计算模型基本参数：钢管直径42.6cm，厚1cm，横向联系钢管直径20cm，厚1cm，材质：Q235。
3、集中力：标准值P =615KN
计算模型如下：
计算模型
(三)、最大应力计算结果及稳定性分析结果
根据上图计算模式得出红色立杆所受应力最大：43.6Mpa（压）＜215 Mpa。
屈曲分析计算结果如下：
一阶失稳模态
前六阶失稳模态安全系数如下（特征值）
以上分析表明，钢管立柱支撑结构强度和稳定性军均满足规范要求。
综上，此龙门设计各项受力均符合要求，验算通过。
四、提升龙门的受力计算：
出坑龙门主桁由国产贝雷片搭设而成，纵向贝雷片片数为11片，支点净跨径28m，横向贝雷片片数为6片，贝雷片上下用弦杆加强。出坑龙门基础由两根直径Φ50cm壁厚1cm的钢筒及钢管、型钢拉杆组成。主桁与钢管基础之间采用高强螺栓和包箍连接牢固。
⑴、箱梁起重钢丝绳计算
箱梁出坑采用8门滑车组、Φ28mm钢丝绳。根据滑车轮数，共有钢丝绳绳头17根。由《公路施工手册·桥涵》查表得每根钢丝绳破断拉力总和373KN，钢丝绳破断拉力换算系数为0.82，每根钢丝绳换算为374.3KN。则8门滑车额定安全起重量为374.2×17=6361.4KN。
已知30m预制箱梁自重最大为边跨边梁，自重900KN，则每端起吊点集中荷载为900/2=450KN。安全系数K=6361/450=14。根据起重构件安全规定，钢丝绳安全系数要求>6，故30m箱梁出坑龙门钢丝绳满足荷载要求。
⑵、提升龙门主梁强度计算
①、主梁受力计算
受力计算详见出坑龙门中的主梁计算。
②、提升龙门主梁强度校核：
与出坑龙门的强度校核一样。
⑶、提升龙门压杆稳定性计算
①、压杆稳定临界力计算
本桥预制箱梁提升龙门基础为每端2根由1cmA3钢板卷制成的外径52cm的钢筒（具体布置见下图）。根据压杆弯曲变形理论，利用欧拉经验公式进行压杆稳定临界力计算。
80cm
14238cm 14238cm
985cm
根据扒杆材质，取其弹性模量E=2.0×105MPA
根据扒杆截面形式，按中孔圆形截面计算其中性轴惯性矩Ix
Ix=π（D4-d4）/64
=π（0.524-0.504）/64
=5.211×10-4M4
压杆两端固定，取其长度系数μ=0.5；
压杆长度L=14.238M；压杆截面积A=0.016022 M2；则回转半径
i=I/A=5.211×10-4M4/ 0.016 M2 =0.180347 M
压杆长细比λ=μ×L/ i =0.5×14.238M/0.180347=39.5；
查表得A3钢、10#钢、25#钢λp=100，λs=60，
λ＜λs，故该压杆属于粗短杆，其临界应力计算用压缩强度公式
σlj=σs=240 MPa
因此该压杆临界力Plj=σlj×A=240MPA×0.016 M2=3840KN
②、扒杆实际压力计算
提升龙门基础共有4根钢筒组成，其单根自重为
14.238×0.016×7.85×9.8=17.5KN。
则扒杆压力P=93×9.8/4+17.5= 245.35KN。
③、扒杆稳定性校核
Nw = Plj/P =3840/245.4 = 15.6
根据设计规范要求A3钢许用稳定安全系数[Nw]=1.8～3.0，故出坑龙门压杆稳定性符合要求。
（4）、纵桥向轨道自行式运梁车
A匝道跨沿江桥的第10#孔安装完毕后，在梁顶安装纵向轨道及纵向自行式运梁车。安装其他孔位箱梁时，箱梁通过出坑龙门、横向轨道式提升门架直接横移至第12#孔梁顶的纵向运梁车上，然后由运梁车牵引机车直接运至待安装孔位，给架桥机喂梁安装。
（5）、120T架桥机
本桥箱梁现场安装主要通过120T架桥机，架桥机具备自动过墩、纵移、横移运梁安装的功能。
120T架桥机主要由2道三角形钢结构桁架主梁、2道横梁、4台横梁天车、2套架桥机横移行走装置、过墩装置及相關配套设施组成。架桥机全长60m，宽6m，横移轨道为全幅整体单轨。
五、 组合箱梁安装方法
根据本桥施工现场地形地貌、桥梁跨径布置情况，我们选定第10#孔作为首先安装的第一孔。为保证安装计划实施，第10#孔下部结构及支座垫石应提前安排施工。首先预制场及轨道布置应与桥梁中心线垂直。安装10#孔前，对第11#墩、12#墩外侧、出坑龙门运行轨道处地基进行处理，浇筑混凝土，并铺设枕木，将轨道接至第12#孔，梁由提升龙门从第12#孔提升后横移到12#孔位。
10#孔安装完毕后，架桥机利用9#孔箱梁压重，跨墩过孔至9#孔，开始安装9#孔箱梁。通过上述一套运梁程序，架桥机已能进入正常安装→跨墩→安装→跨墩……状态，可逐孔安装9#~7#孔的箱梁。
六、临时支座设置
预制箱梁临时支座采用a×b×h=18×12×12cm的钢支点和a×b×h=18.5×12.5×9cm的砂筒组成。钢箱和砂筒由10mm 钢板焊接而成，砂筒顶面开口，内装中砂，砂筒底口应预留一处直径25mm螺纹洞口，并安装一只同直径螺杆，以便在拆除临时支座时使用。
七、结束语：
通过339省道预制箱梁架设生产实践的检验，该龙门架桥机使用效果良好。提前一个月完成了全部生产任务，为339省道新建工程早日完成作出了贡献。
关键词：箱梁安装;受力;龙门架
中图分类号：U448文献标识码： A
一、工程概况
S339省道是目前连接苏州、昆山、太仓的除苏昆太高速公路外的唯一通道，同时也是连接上海的一条重要通道。其中的太仓至太仓港段也是太仓市与上海连接的一条沿沪工业大道，是代表太仓城市形象的一条景观大道。
二、安装设备功能及规格
主线跨沿江桥的预制箱梁安装，出坑龙门承担着将预制箱梁从预制场出坑，然后由拖梁长车运至主线桥的老桥上，用横向移动的架桥机把梁横向移动到位。
A匝道跨沿江桥的预制箱梁安装，出坑龙门承担着将预制箱梁从预制场出坑，然后由拖梁长车运至第12孔处，由一套能提升和横移的架桥机把梁运至桥上，再由一套纵桥向轨道自行式运梁车运至架桥机上，最后由架桥机安装就位。
三、出坑龙门架受力计算
(一)、梁的静力计算概况
1、单跨梁形式：简支梁（偏安全）
2、计算模型基本参数：长L =33 M，a=1.5+0.95=2.45米
3、集中力： P= 900/2=450KN
(预制梁按850 KN 计算，两台行走天车按每台重50 KN 计算)
4、均布力(贝雷桁架自重)： q= (5×66)/33= 10KN
(三十三米单组六排贝雷桁架，合计用贝雷66片，每片自重按5 KN 计算)
计算简图如下：
L=33m
pp
a=2.45m q=10KN/m a=2.45m
AB
11m
RA RB
(二)、選择受荷截面
1、截面类型：贝雷（六排）
2、截面特性：桁片惯性矩Ix= 250500cm4
桁片截面弹性模量Wx= 3570cm3
桁片允许弯矩 Mp= 975KN·M
桁片允许应力 f= 245 MPa
贝雷销允许剪力Q= 156 KN
(三)、相关参数
1、材质：锰钢
2、梁的挠度控制［v］：L/400
(四)、内力计算结果
1、支座反力 RA = 615 KN
2、支座反力 RB = 615 KN
3、最大弯矩
①、集中力P在跨中产生的最大弯矩为：Mmax=Q*L/2-P（L/2-a）
由于Q集中力产生的反力（也等于断部剪里力P），所以弯矩Mmax= Q*L/2-P（L/2-a）= P*L/2-P（L/2-a）=P*a
②均部荷载产生的最大弯矩是在跨中Mmax= qL^2/8
所以最大弯矩Mmax = (P ×a)+(qL^2/8) =(450×2.45)+(33^2×10/8) =2464 KN·M
(五)、强度及刚度验算结果
1、弯曲正应力 σmax = Mmax / Wx＝2464 /3570×109= 690MPa
2、支座最大剪力 Qmax= q*L/2+P=33×10/2+450=615 KN
3、最大挠度
fmax=P×a×(3×L^2-4×a^2)/48EI×2/6=450×2.45×10^ 3×(3×33^2-4×2.45^2)/(48×2.1×10^11×250500×10^(-8)) ×2/6= 47.2 mm
4、相对挠度v = fmax / L =47.2 /33000= 1/699
(六)、安全性验证
1、最大弯矩 Mmax = 2464 KN.M < 弯矩设计值［M］ : Mp×6×0.9= 975×6×0.9=5265 KN.M
2、弯曲正应力 σmax= 690MPa < 抗弯设计值［σ］: f×6=1470 MPa
3、支座最大剪力Qmax=615KN < 抗剪设计值［Q］:Q×6=156×6= 936KN
4、跨中挠度相对值v= L/699 < 挠度控制值［v］:L/ 400
四、底部支撑钢管受力计算
(一)、钢管立柱的静力计算概况
1、钢管立柱形式： 空间杆系
2、计算模型基本参数：钢管直径42.6cm，厚1cm，横向联系钢管直径20cm，厚1cm，材质：Q235。
3、集中力：标准值P =615KN
计算模型如下：
计算模型
(三)、最大应力计算结果及稳定性分析结果
根据上图计算模式得出红色立杆所受应力最大：43.6Mpa（压）＜215 Mpa。
屈曲分析计算结果如下：
一阶失稳模态
前六阶失稳模态安全系数如下（特征值）
以上分析表明，钢管立柱支撑结构强度和稳定性军均满足规范要求。
综上，此龙门设计各项受力均符合要求，验算通过。
四、提升龙门的受力计算：
出坑龙门主桁由国产贝雷片搭设而成，纵向贝雷片片数为11片，支点净跨径28m，横向贝雷片片数为6片，贝雷片上下用弦杆加强。出坑龙门基础由两根直径Φ50cm壁厚1cm的钢筒及钢管、型钢拉杆组成。主桁与钢管基础之间采用高强螺栓和包箍连接牢固。
⑴、箱梁起重钢丝绳计算
箱梁出坑采用8门滑车组、Φ28mm钢丝绳。根据滑车轮数，共有钢丝绳绳头17根。由《公路施工手册·桥涵》查表得每根钢丝绳破断拉力总和373KN，钢丝绳破断拉力换算系数为0.82，每根钢丝绳换算为374.3KN。则8门滑车额定安全起重量为374.2×17=6361.4KN。
已知30m预制箱梁自重最大为边跨边梁，自重900KN，则每端起吊点集中荷载为900/2=450KN。安全系数K=6361/450=14。根据起重构件安全规定，钢丝绳安全系数要求>6，故30m箱梁出坑龙门钢丝绳满足荷载要求。
⑵、提升龙门主梁强度计算
①、主梁受力计算
受力计算详见出坑龙门中的主梁计算。
②、提升龙门主梁强度校核：
与出坑龙门的强度校核一样。
⑶、提升龙门压杆稳定性计算
①、压杆稳定临界力计算
本桥预制箱梁提升龙门基础为每端2根由1cmA3钢板卷制成的外径52cm的钢筒（具体布置见下图）。根据压杆弯曲变形理论，利用欧拉经验公式进行压杆稳定临界力计算。
80cm
14238cm 14238cm
985cm
根据扒杆材质，取其弹性模量E=2.0×105MPA
根据扒杆截面形式，按中孔圆形截面计算其中性轴惯性矩Ix
Ix=π（D4-d4）/64
=π（0.524-0.504）/64
=5.211×10-4M4
压杆两端固定，取其长度系数μ=0.5；
压杆长度L=14.238M；压杆截面积A=0.016022 M2；则回转半径
i=I/A=5.211×10-4M4/ 0.016 M2 =0.180347 M
压杆长细比λ=μ×L/ i =0.5×14.238M/0.180347=39.5；
查表得A3钢、10#钢、25#钢λp=100，λs=60，
λ＜λs，故该压杆属于粗短杆，其临界应力计算用压缩强度公式
σlj=σs=240 MPa
因此该压杆临界力Plj=σlj×A=240MPA×0.016 M2=3840KN
②、扒杆实际压力计算
提升龙门基础共有4根钢筒组成，其单根自重为
14.238×0.016×7.85×9.8=17.5KN。
则扒杆压力P=93×9.8/4+17.5= 245.35KN。
③、扒杆稳定性校核
Nw = Plj/P =3840/245.4 = 15.6
根据设计规范要求A3钢许用稳定安全系数[Nw]=1.8～3.0，故出坑龙门压杆稳定性符合要求。
（4）、纵桥向轨道自行式运梁车
A匝道跨沿江桥的第10#孔安装完毕后，在梁顶安装纵向轨道及纵向自行式运梁车。安装其他孔位箱梁时，箱梁通过出坑龙门、横向轨道式提升门架直接横移至第12#孔梁顶的纵向运梁车上，然后由运梁车牵引机车直接运至待安装孔位，给架桥机喂梁安装。
（5）、120T架桥机
本桥箱梁现场安装主要通过120T架桥机，架桥机具备自动过墩、纵移、横移运梁安装的功能。
120T架桥机主要由2道三角形钢结构桁架主梁、2道横梁、4台横梁天车、2套架桥机横移行走装置、过墩装置及相關配套设施组成。架桥机全长60m，宽6m，横移轨道为全幅整体单轨。
五、 组合箱梁安装方法
根据本桥施工现场地形地貌、桥梁跨径布置情况，我们选定第10#孔作为首先安装的第一孔。为保证安装计划实施，第10#孔下部结构及支座垫石应提前安排施工。首先预制场及轨道布置应与桥梁中心线垂直。安装10#孔前，对第11#墩、12#墩外侧、出坑龙门运行轨道处地基进行处理，浇筑混凝土，并铺设枕木，将轨道接至第12#孔，梁由提升龙门从第12#孔提升后横移到12#孔位。
10#孔安装完毕后，架桥机利用9#孔箱梁压重，跨墩过孔至9#孔，开始安装9#孔箱梁。通过上述一套运梁程序，架桥机已能进入正常安装→跨墩→安装→跨墩……状态，可逐孔安装9#~7#孔的箱梁。
六、临时支座设置
预制箱梁临时支座采用a×b×h=18×12×12cm的钢支点和a×b×h=18.5×12.5×9cm的砂筒组成。钢箱和砂筒由10mm 钢板焊接而成，砂筒顶面开口，内装中砂，砂筒底口应预留一处直径25mm螺纹洞口，并安装一只同直径螺杆，以便在拆除临时支座时使用。
七、结束语：
通过339省道预制箱梁架设生产实践的检验，该龙门架桥机使用效果良好。提前一个月完成了全部生产任务，为339省道新建工程早日完成作出了贡献。