基于数值模拟的龙门吊贝雷梁稳定性分析

贝雷梁被广泛应用于临时架设简易桥梁之中，为了探究贝雷梁在实际使用中的稳定性，本文通过数值模拟的方法，分别分析了横向8片、10片、12片贝雷梁在本工程实际使用情况下的稳定性，发现8片贝雷梁的刚度不满足设计要求，10片贝雷梁的强度和刚度都满足设计要求，12片贝雷梁的强度和刚度也都满足设计要求，但会出现性能浪费的情况，因此选择10片贝雷梁作为实际施工方案。

门式起重机又称龙门吊，是桥式起重机的一种变形，采用门形框架，承载主梁下安装两个支脚，支脚前后各设有滑轮，使其可以在轨道上前后移动，主梁两端具有外伸悬臂梁，外伸悬臂梁可扩大起重机的作业范围 [1] [2]。本文研究的龙门吊为轨道龙门吊，工作于地铁开挖基坑上方，用于将盾构机排出的土体搬运到基坑外指定位置，在工作过程中需经常依靠轨道变换位置，因此必须保证轨道在龙门吊工作过程中的安全稳定。

贝雷梁起源于英国，由唐纳德·贝雷在1938 年第二次世界大战初期设计，后来改进为轻便100 型钢桥，经长期使用后发现具有承载力不足、寿命较短等缺点，20 世纪90 年代英国研制了200 型装配式钢桥，我国于20 世纪60 年代初开始研究装配式钢桥，后来引入英国的贝雷梁装配技术 [3] [4] [5]。贝雷架是形成的一定单元的桁架，而贝雷梁是由贝雷架组成的桁梁，贝雷梁因其具有结构简单、组合灵活、拼装快、机动性强、可重复利用的特点，被广泛应用于临时架设简易桥梁之中，在国内外军事运输、抢险救灾、工程施工等领域发挥着重要的作用 [6] [7] [8]。

跨径龙门吊的基础设计要综合考虑龙门吊的结构形式、结构自重、地基承载力、走行形式、架梁设备组装的工作面等要素。采用跨径龙门吊施工时需先用跨径龙门吊架设箱梁作为架桥机、运梁车拼装的工作面，因此在设计跨径龙门吊长度时应保证有足够的长度，以支持运架设备在桥面组拼 [9] [10] [11]。

此外在设计龙门吊基础时要根据龙门吊的结构自重、吊装时最不利荷载受力状况、地基的承载力以及基础的不均匀沉降对跨径龙门吊基础进行综合检算，以确定基础的深度、配筋形式，保证跨径龙门吊的基础有足够的受力特性及较小的不均匀沉降。确保其运营的安全。在基础设计时可根据不同的龙门吊走行形式在基础上设置走行装置预埋件。在跨径龙门吊基础施工时要特别注意地基的实际地质状况与勘测的结果是否相同，若实际地质情况较差，可对基础的结构做相应的调整或对地基进行处理后再进行基础施工 [12] [13] [14]。

2. 工程概况 本工程为地铁隧道开挖工程，区间全线采用盾构法施工，在车站始发位置开挖基坑，基坑上方悬空假设贝雷梁，贝雷梁上方铺设轨道，用于龙门吊在上方行走搬运盾构施工时管片、渣土、油脂等器材的垂直运输。基坑大小及贝雷梁选取长度如图1 所示，根据基坑大小设计贝雷梁长度为14,325 mm，采用层“321”型贝雷桁架拼装。

龙门吊自重160.7 t，最大载重50 t，考虑到龙门吊走时的动荷载，外荷载考虑62.5 t。龙门吊主梁跨度30 米， 悬臂端单边悬臂， 且悬臂有效长度为5 米， 每侧设计两组轮子， 单侧轮距9.4 m， 每组共两轮，