单梁式架桥机的主梁是核心承重结构,其形式与截面直接影响整机的承载能力和适应性。目前主流的结构形式主要有箱梁式和桁架式两类,二者在力学性能和适用场景上各有特点。
箱梁式主梁通常采用双箱梁结构,由多个节段通过联系梁连接成整体刚性框架。这种结构的截面为闭合箱形,具有优异的抗扭刚度和抗弯性能,能够有效承受偏心荷载和复杂应力分布。例如某 550 吨架桥机的主梁采用双箱梁设计,单侧主梁由 6 个节段组成,通过前中后联系梁形成整体,上部铺设起重小车轨道,下部设计耳梁结构用于支腿过孔。箱梁式主梁的优势在于制造工艺成熟、通用性强,适用于高铁、城际铁路等大跨度箱梁架设,尤其在隧道口、曲线和坡度工况下表现稳定。
桁架式主梁则通过杆件组合形成空腹式结构,典型如三角形桁架或 N 形桁架。其截面由上下弦杆和腹杆构成,弦杆多采用箱形或工字形截面,腹杆常用空心圆管或角钢。这种结构自重轻、材料利用率高,在大跨度和高风载环境下优势显著。例如港珠澳大桥使用的 120 吨桁架式架桥机,主梁总长 200.76 米,采用三角形桁架设计,通过销轴连接腹杆,既保证了结构刚度又便于维护。桁架式主梁的焊接条件较好,适合海上或复杂地质条件下的施工,但整体刚度略逊于箱梁式。
截面设计方面,箱形截面通过闭合薄壁结构实现高抗扭性能,内部空间可优化配筋和预应力布置。桁架式截面则通过杆件合理受力分配,使材料集中于受拉压区域,例如下弦杆采用工字形截面增强抗弯能力,腹杆选用圆管以适应多向受力。部分架桥机还采用变截面设计,如箱梁在跨中加厚腹板以应对最大弯矩,桁架在支点区域加密腹杆提高局部刚度。
实际应用中,箱梁式主梁因综合性能均衡成为主流选择,尤其在高铁和大跨度桥梁建设中广泛采用;桁架式主梁则多用于特殊工况或对自重敏感的场景。两种结构形式均通过优化截面细节(如箱形截面的 U 肋加劲、桁架节点的销轴连接)提升可靠性,确保在重载和频繁作业下的长期稳定性。