双悬臂式架桥机的支腿结构形式直接影响整机稳定性,其设计需围绕固定支撑与动态调节的协同作用展开,重点关注结构选型、荷载传递路径及多工况稳定性验算。
一、支腿结构形式与应用场景
支腿分为固定式与活动式两类:
固定式支腿:多采用箱型或桁架结构,通过高强螺栓与主梁刚性连接,适用于过孔时的稳定支撑。例如,后支腿在架梁阶段通过自锁机构固定,承担整机纵向反力,防止溜车风险。其优势在于构造简单、承载力高,但缺乏灵活性,需依赖路基加固或临时墩辅助。
活动式支腿:集成液压油缸、位移传感器及横向微调装置,可实时调整高度与横向位置。前支腿通过伸缩功能适应不同桥墩间距,中支腿配置横向补偿机构,消除施工误差对主梁水平度的影响。在小曲线半径架梁时,后支腿可改造为横移形式,配合转盘式驮梁小车实现整机偏转,解决支腿与防护墙的空间冲突。
二、稳定性计算核心要素
稳定性验算需覆盖抗倾覆、支腿反力分布及局部屈曲三大维度:
抗倾覆安全控制:通过平衡重配置与支腿反力计算确保抗倾覆系数 K≥1.5(满载)和 K≥2.0(空载)。例如,以中支腿为支点,计算悬臂端荷载与后支腿平衡重形成的力矩比值,避免因偏载或风载引发整机倾覆。有限元分析显示,支腿与主梁连接处的最大 VonMises 应力需控制在材料屈服强度的 80% 以内,确保焊缝疲劳寿命≥2×10^6 次循环。
支腿反力分布优化:采用多体动力学仿真模拟架桥机移动工况,要求四支腿压力极差≤平均值的 20%,防止单点过载。例如,过孔时中支腿滚轮与后支腿驱动轮协同作用,需通过 ADAMS 软件分析惯性力对支腿反力的动态影响,调整行走速度以降低冲击。
局部稳定性验算:箱型支腿腹板需通过屈曲分析验证,必要时增设横向加劲肋抑制变形。桁架式支腿长细比需控制在 120 以内,防止受压失稳;液压支腿油缸行程精度需达 ±2mm,避免因高度偏差导致主梁侧向弯矩超限。
三、关键构造与材料设计
节点连接强化:支腿与主梁采用销轴 + 法兰盘组合连接,φ80 销轴配合 δ30 耳板可承受 55t 剪力,预紧力高强螺栓(10.9 级)通过三阶段扭矩加载工艺,使节点抗滑移系数提升 35%。
材料性能适配:优先选用 Q690D 高强钢,其屈服强度≥690MPa,可将支腿压缩变形率控制在 0.15% 以内。箱型截面惯性矩需≥1.2×10^6cm⁴,确保在偏载工况下挠度<跨度 1/800。
冗余安全设计:在地震多发区,支腿底部增设减震支座,吸收 0.3g 地震加速度能量;侧向风载≥6 级时,通过抗风缆绳将支腿位移限制在 5mm 以内。
综上,双悬臂式架桥机支腿设计需以结构形式 - 荷载响应 - 材料性能的闭环逻辑为核心,通过精细化构造与多工况验算,实现固定支撑与动态调节的平衡,确保复杂施工环境下的安全性与可靠性。