（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

桁架門式起重機(jī)通常采用無縫鋼管桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊重量輕、迎風(fēng)面積小、安拆方便、外形簡(jiǎn)潔美觀等特點(diǎn)[1]，與箱型門式起重機(jī)相比，其對(duì)基礎(chǔ)承載要求低、抗風(fēng)能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，而深受客戶的喜愛，廣泛應(yīng)用于三北、沿海等地區(qū)項(xiàng)目。

桁架門式起重機(jī)和箱型門式起重機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)結(jié)構(gòu)的要求沒有本質(zhì)區(qū)別，都包括主梁起拱、懸臂上翹、支腿垂直和軌道控制等方面。在通用門式起重機(jī)規(guī)范中對(duì)箱梁制作要求相對(duì)詳細(xì)，對(duì)桁架式指導(dǎo)較少，但兩種型式在結(jié)構(gòu)制作中有很多不同之處。為此，分析箱型式門式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)要求的真實(shí)含義，總結(jié)桁架門式起重機(jī)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)規(guī)范桁架門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)和制造有著非常重要的意義。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

桁架門式起重機(jī)與箱梁門式起重機(jī)因結(jié)構(gòu)組成單元的不同。

1）結(jié)構(gòu)租車 箱梁門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)采用鋼板為主要原材料，翼緣板和腹部作為連續(xù)截面，主要承受彎矩載荷。主梁在受力分析時(shí)有限元建模為板殼結(jié)構(gòu)，腹板靠近翼緣板附近位置承受彎剪組合應(yīng)力，屬于最危險(xiǎn)的部位。在結(jié)構(gòu)制作時(shí)腹板的平面度對(duì)主梁的穩(wěn)定性影響很大，是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。桁架門式起重機(jī)由梁桿單元組合成桁架結(jié)構(gòu)，上下弦桿和腹桿均為單向受力構(gòu)件，桿件在全長(zhǎng)范圍內(nèi)應(yīng)力在理論上是均勻的。

2）材料強(qiáng)度與截面積 箱梁門式起重機(jī)在大型箱梁截面中，為降低結(jié)構(gòu)自重采用高截面薄腹板進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)為了保持區(qū)格的穩(wěn)定性，通常要增加橫隔板和縱筋來減小區(qū)格。桁架門式起重機(jī)主弦桿和腹桿考慮穩(wěn)定性時(shí)，通常增大直徑而縮小長(zhǎng)細(xì)比。桁架主弦桿材料強(qiáng)度利用率高，截面積大，一般不存在失穩(wěn)問題，但腹桿受長(zhǎng)細(xì)比限制較大，腹桿的直線度時(shí)是材料選取時(shí)的質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，使用前要重點(diǎn)驗(yàn)收。

3）小車軌道設(shè)置 箱梁門式起重機(jī)軌道位于腹板上方，設(shè)計(jì)時(shí)考慮輪壓對(duì)腹板局部應(yīng)力的影響，在受彎剪組合部位進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)組合，三向應(yīng)力可能會(huì)進(jìn)一步疊加，容易出現(xiàn)最危險(xiǎn)工況。桁架門式起重機(jī)小車軌道一般設(shè)置在上主弦桿上，上主弦在有輪壓載荷的影響下節(jié)點(diǎn)之間受局部彎矩影響，局部彎矩過大時(shí)可采用再分腹桿縮短節(jié)間長(zhǎng)度降低影響。桁架主弦桿在有腹桿的節(jié)點(diǎn)處只受軸力，不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)應(yīng)力疊加。

4）起拱制作方式 箱梁門式起重機(jī)主梁起拱制作時(shí)采用腹板折線進(jìn)行結(jié)構(gòu)起拱，起拱的控制節(jié)點(diǎn)在下料環(huán)節(jié)，隨著焊接的完成主梁隨腹板形狀形成主梁起拱。桁架門式起重機(jī)采用腹桿長(zhǎng)度和拱線基準(zhǔn)進(jìn)行起拱，起拱的主控環(huán)節(jié)在焊接前定位，焊接過程基本不會(huì)對(duì)桁架式主梁起拱造成影響。

5）其他 門式起重機(jī)的支腿結(jié)構(gòu)，對(duì)桁架式和箱梁門式起重機(jī)從單個(gè)部件上也存在板殼結(jié)構(gòu)和梁桿單元的區(qū)別，但在整體組合時(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求基本相同。

2 門機(jī)策劃

門式起重機(jī)制作遵循最主要的規(guī)范是GB/T 14406-2011《通用門式起重機(jī)》，本規(guī)范[2]對(duì)門式起重機(jī)的主梁，支腿和軌道等主要結(jié)構(gòu)做出了明確要求，主要以箱梁式門機(jī)為例介紹，對(duì)桁架門式起重機(jī)的控制要求和制作指導(dǎo)較少。從規(guī)范對(duì)箱梁時(shí)門機(jī)的要求對(duì)比，按照其結(jié)構(gòu)要求對(duì)桁架門式起重機(jī)進(jìn)行規(guī)范，以MDG40/10-42A4 門式起重機(jī)為例，制定以下部件結(jié)構(gòu)制作要求（表1）。

表1 桁架門式起重機(jī)主梁主控項(xiàng)目表

GB/T 14406-2011《通用門式起重機(jī)》規(guī)范中5.7.7 條對(duì)小車軌道做出了具體要求，因桁架門式起重機(jī)主梁一般需要分段制作，分段處不可避免地存在接頭，且小車軌道受承軌梁（桁架上弦桿）直線度的影響較大，在尺寸控制上也間接提高了對(duì)桁架梁桿直線度的要求。

小車軌道檢驗(yàn)項(xiàng)目表如表2 所示。

表2 小車軌道檢驗(yàn)項(xiàng)目表

規(guī)范5.7.2 中，主梁在水平方向產(chǎn)生的彎曲：桁架梁最大不超過15mm，并應(yīng)滿足小車軌道要求。根據(jù)表2 第8 條的規(guī)定，通常桁架門機(jī)分段運(yùn)輸分段為12m 長(zhǎng)，中部側(cè)彎不能超過3mm；第3 條規(guī)定接頭錯(cuò)位不能超過1mm；雖有第5 條放松了對(duì)上弦桿直線度的要求，綜合考慮，表1中第3 條上弦桿水平方向的直線度要求不能超過5mm。

對(duì)剛性支腿的要求在規(guī)范中只有5.7.12 簡(jiǎn)單要求，但考慮5.8.4 跨度和5.8.6 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)等要求，制定支腿和主梁組合要求如表3所示。

表3 桁架門式起重機(jī)支腿和主梁組合主控項(xiàng)目表

為降低門式起重機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)制作精度和軌道安裝的要求，當(dāng)跨度超過30m 時(shí)，支腿一般采用剛性腿加撓性腿的結(jié)構(gòu)型式。為保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，跨度小于30m 時(shí)也可采用雙剛性腿結(jié)構(gòu)，兩者在結(jié)構(gòu)制作上有相似之處。在結(jié)構(gòu)制作時(shí)，為了提高部件的通用性，需要?jiǎng)傂酝却怪倍韧瑫r(shí)滿足起重機(jī)跨度的構(gòu)造公差，且為帶輪緣車輪的定位精度保留一些余量。MDG40 門機(jī)支腿高度16m，表3 第1 條要求被動(dòng)提升至垂直度不超過4mm。

3 主梁關(guān)鍵工序

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大型門式起重機(jī)不同項(xiàng)目需求的參數(shù)不完全相同，當(dāng)跨度起升高度等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，一般需要針對(duì)性設(shè)計(jì)。門式起重機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大，且主要有起拱要求，對(duì)支腿的垂直度要求也較高，不能通過現(xiàn)有的工裝和加工設(shè)備進(jìn)行流水化生產(chǎn)。在制作過程中，采用部件組合的方式進(jìn)行尺寸定位控制，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵工序包括主梁的組合制作和支腿的制作，小車軌道控制相對(duì)簡(jiǎn)單，不再贅述。

2）主梁上片桁架的制作 因主梁結(jié)構(gòu)為倒三角結(jié)構(gòu)，上弦為雙弦桿平面結(jié)構(gòu)，門架主梁初始制作采用倒裝方式。主鉤小跑車軌道設(shè)計(jì)在上弦桿上，結(jié)構(gòu)主要起拱也控制在上弦桿上。在起重機(jī)組合平臺(tái)上先制作上弦桿起拱定位基準(zhǔn)胎架，將組合好的上弦桁架單片放置在基準(zhǔn)胎架，調(diào)整至整個(gè)橋架上平面的起拱符合制作工藝要求。小跑車軌道焊接在上主弦桿上，拱度隨主弦桿同位變化。

3）起拱 組裝前檢查起拱定位基準(zhǔn)的胎架制作精度，為表1 主控項(xiàng)目1、2 做好過程控制工作。因門架翻身后的自重和焊接變形影響，起拱定位基準(zhǔn)一般高于最終要求目標(biāo)值，可隨項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)，修正到主梁跨中起拱度和懸臂上翹度需要的修正值。主梁弦桿在豎直方向的直線度需要為起拱服務(wù)，因此表1 中第4 條的要求不適用主梁弦桿，腹桿和支腿梁桿的直線度控制參照本條執(zhí)行。第5 條上弦桿對(duì)角線偏差為結(jié)構(gòu)主控項(xiàng)目，避免平行四邊形的出現(xiàn)。

4）主梁組合 桁架門式起重機(jī)主梁起拱不能通過腹板控制，但也可以通過腹桿的長(zhǎng)度控制上下弦桿的起拱趨勢(shì)。MDG40 門機(jī)下弦桿懸掛副起升葫蘆軌道，相同橫斷面起拱要求同上弦桿。利用分段處腹桿支承下弦桿兩側(cè)，敷設(shè)中間斜腹桿和直腹桿，驗(yàn)證下弦桿拱度后定位焊接，組合接頭，完成主梁的組合。

4 支腿關(guān)鍵工序

1）支腿組合 剛性腿和撓性腿的單部件制作精度要求不是特別高，關(guān)鍵工序在與橋架的組合。支腿組合是為了給剛性腿制作提供制作基準(zhǔn)，保證在門機(jī)安裝時(shí)各結(jié)構(gòu)尺寸符合相關(guān)規(guī)范要求，并且滿足大車行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)行要求。支腿組合通過結(jié)構(gòu)焊接將剛性腿與主梁連接的法蘭焊接完成，焊接量很少，但結(jié)構(gòu)定位要求復(fù)雜且精度很高，表3 對(duì)本關(guān)鍵工序制定了具體檢驗(yàn)項(xiàng)目。

2）支腿加工 箱梁門式起重機(jī)主梁和支腿連接通常為矩陣螺栓群型式法蘭，剛性腿側(cè)為彎剪組合法蘭結(jié)構(gòu)[3]，撓性腿側(cè)為鉸接結(jié)構(gòu)。為保證受力和裝配精度，通常采用加工的方式先預(yù)制橋架上的法蘭。箱梁門式起重機(jī)主梁法蘭加工精度高，可作為水平和跨度基準(zhǔn)使用。與箱梁門式起重機(jī)不同，桁架門式起重機(jī)主梁法蘭為結(jié)構(gòu)焊接控制，沒有加工基準(zhǔn)，在和支腿組合前，應(yīng)對(duì)橋架水平和跨度基準(zhǔn)進(jìn)行劃線（刻點(diǎn)）定位。

為方便部件制作，通常將制作完成的橋架主梁分段豎直放置，作為支腿的定位基準(zhǔn)。主梁水平制作時(shí)，刻點(diǎn)定位水平基準(zhǔn)點(diǎn)和跨度基準(zhǔn)點(diǎn)，豎直放置水平基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為垂直基準(zhǔn)，以此為基準(zhǔn)控制剛性腿和撓性腿的水平。水平從門架方向和軌道行走方向都要控制，實(shí)際制作時(shí)一個(gè)控制支腿和橋架水平基準(zhǔn)垂直，另一個(gè)控制行走梁和橋架垂直。

3）支腿安裝 支腿安裝時(shí)，通常行走梁和臺(tái)車一并安裝，達(dá)到跨度精準(zhǔn)控制的目的。以橋機(jī)跨度基準(zhǔn)點(diǎn)為水平面控制點(diǎn)，控制行走梁的中心線在此平面內(nèi)。測(cè)量時(shí)行走梁安裝臺(tái)車，以臺(tái)車邊緣為測(cè)量控制點(diǎn)，兼顧表3 第4 條帶輪緣車輪的水平偏斜。

控制剛性腿和剛性腿段連接法蘭與跨度基準(zhǔn)的對(duì)中度，控制行走梁與此平面的對(duì)中度，按照表3 第7 條檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，從而控制車輪的同位度和端部緩沖器的安裝精度，滿足第3 條和第6 條的要求。

控制從臺(tái)車下端面（或輪緣踏面）到橋架高度基準(zhǔn)的距離，從而控制第5 條車輪接觸點(diǎn)高度公差，同時(shí)撓性腿需要和剛性腿一致。

5 結(jié)論

本文對(duì)比了門式起重機(jī)桁架式和箱梁式兩種結(jié)構(gòu)形式，從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制作方案上進(jìn)行分析，從受力和安裝的角度出發(fā)，闡述了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相關(guān)要求的意義。針對(duì)門機(jī)規(guī)范指導(dǎo)控制桁架式結(jié)構(gòu)條款較少的情況，制定了結(jié)構(gòu)主控項(xiàng)目表，為桁架門式起重機(jī)制作提供了參考依據(jù)。

1）起拱方式不同是桁架門式起重機(jī)與箱梁門式起重機(jī)制作方式的最大不同之處。板殼式單元腹板可以控制箱梁門式起重機(jī)主梁的起拱，而桁架門式起重機(jī)需要主弦桿起拱后控制梁桿式單元腹桿的位置。

2）桁架門式起重機(jī)對(duì)梁桿單元的要求并不高，考慮對(duì)組合后的尺寸因小車軌道和分段接口等因素，精度等級(jí)提高了很多，在組合前需要特殊考慮。

3）單部件驗(yàn)收合格并不等同于整機(jī)驗(yàn)收合格。對(duì)部件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要結(jié)合整機(jī)驗(yàn)收需求和制造單位實(shí)際能力，提高部件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，確保其通用性符合關(guān)鍵工序驗(yàn)收的要求。

4）組合制作兼顧了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的多條要求，針對(duì)規(guī)范要求的目的進(jìn)行制作，避免了制作過程中的累計(jì)誤差，更符合規(guī)范制定的初衷，是一種行之有效的工藝方法。