一、引言
在桥梁施工中，架桥机的钢梁作为核心承重构件，其重量与尺寸直接影响设备的转场效率与运输成本。传统整体式钢梁存在 "体积臃肿、拆解困难" 的弊端，尤其在山区、隧道群等复杂地形中，超限运输问题突出（如梁高超过 4.5 米、单梁重量超 60 吨），导致转场周期长、合规成本高。可折叠钢梁通过创新结构设计，实现钢梁在 "工作状态（全跨承载）" 与 "运输状态（紧凑折叠）" 之间的自由转换，成为破解上述难题的关键技术路径。
二、可折叠钢梁的核心设计理念与目标
（一）双重状态性能平衡
工作状态：满足桥梁架设的强度（屈服强度≥345MPa）、刚度（挠度≤L/800）与稳定性要求，确保荷载（如 900 吨级箱梁）传递可靠；
运输状态：通过折叠机构将钢梁高度降低 40%-60%，宽度缩减 30%-50%，单梁重量控制在 35 吨以内（适配公路运输限重），无需拆解即可整体运输。
（二）轻量化与可靠性协同
采用 "分段铰接 + 柔性连接 + 智能锁定" 设计，在减轻重量的同时避免传统拆解式钢梁的螺栓松动、焊缝疲劳等问题。目标实现：
结构自重降低 20%-30%（较同跨度整体式钢梁）；
转场时间缩短 50% 以上（无需大型起重机拆解）；
关键节点疲劳寿命提升 40%（通过应力均匀化设计）。
三、可折叠钢梁的关键技术架构
（一）折叠机构设计：分段铰接式架构
主副梁分段策略将钢梁沿跨度方向分为 3-5 个节段（单节长度 12-15 米），节段间通过弧形铰接节点连接。主节点采用铸钢件（ZG340-550H），内置双列圆锥滚子轴承（承载能力 5000kN），允许节段在垂直平面内转动 ±15°（满足折叠时的角度变化），水平方向通过导向键限制位移（误差≤0.5mm）。
伸缩与折叠驱动
液压伸缩系统：在钢梁腹板内侧布置多级套筒油缸（行程 2-3 米，推力 300kN），通过比例阀控制节段同步伸缩，折叠过程中位移偏差≤1mm；
连杆联动机构：采用平行四边形连杆组（材料 Q690D），确保折叠时各节段运动轨迹一致，避免因速度差导致的结构应力集中。
锁定与定位装置工作状态下，节段间通过液压插销 + 机械楔块双重锁定：
液压插销（直径 φ80mm，材料 42CrMo）插入预设销孔，承受主要剪力（设计荷载 1.5 倍安全系数）；
机械楔块由伺服电机驱动，楔入节段间隙（间隙控制 0.2-0.5mm），形成刚性连接，经测试可承受 0.3g 地震加速度下的动态荷载。
（二）材料与截面优化
高强度钢应用主受力节段采用 Q690D 钢材（屈服强度 690MPa），较传统 Q345B 减重 30%；铰接节点采用 Q960E 锻钢（抗拉强度≥1100MPa），通过调质处理（HRC32-36）提升抗疲劳性能，经 100 万次循环加载试验无裂纹。
变截面设计跨中区域（弯矩较小）采用 "空腹式截面"，开设椭圆形减重孔（长轴 1.2m，短轴 0.6m），单个孔减重 150kg；支座附近（剪力集中）采用箱型加厚截面（腹板厚度从 14mm 增至 20mm），确保应力分布均匀（最大应力偏差≤10%）。
（三）动力学性能保障
折叠过程刚度匹配通过 ANSYS 有限元仿真，在折叠状态下增加临时支撑桁架（材料 GFRP，重量仅为钢桁架的 1/3），将整体刚度提升 25%，避免运输时的振动损伤。实测显示，60km/h 车速下，折叠钢梁的振动加速度≤0.5g（传统拆解式钢梁达 1.2g）。
疲劳细节处理铰接节点过渡区采用圆弧半径 R≥100mm 的光滑曲面，消除应力集中（应力集中系数从 3.0 降至 1.5）；焊缝采用 TIG 全熔透焊接（焊缝质量 I 级），并进行超声波冲击处理（UIP），使节点疲劳强度提升 30%。
四、工程应用与效果验证
在郑万高铁重庆巫山段（隧道占比 75%）施工中，某 700 吨级架桥机采用可折叠钢梁设计：
结构参数：
跨度 32 米，折叠后高度从 3.2 米降至 1.8 米，宽度从 4.0 米缩至 2.5 米；
单梁重量从 85 吨降至 58 吨，运输时仅需 2 辆挂车（传统需 4 辆）。
关键措施：
节段间采用 "液压插销 + 自锁螺母" 双重锁定，插销定位时间≤5 分钟 / 处；
折叠驱动系统集成压力传感器，超载时自动停机（响应时间 0.2 秒）。
应用效果：
转场时间从 12 小时缩短至 4 小时，隧道通过率达 100%（限高 5 米，限宽 3.5 米）；
架设 96 片箱梁后检测显示，铰接节点位移量≤0.3mm，焊缝无裂纹，疲劳性能优于设计预期。
五、技术挑战与未来方向
折叠机构复杂性：多节段联动控制精度要求高（误差≤1mm），需开发基于 PLC 的同步控制系统，融合激光测距与倾角传感器（精度 ±0.1°）实现闭环反馈。
极端环境适应性：在 - 30℃以下，液压油黏度增加可能导致折叠卡顿，需采用低温抗冻液压油（凝固点 - 50℃）并加装管路加热装置（功率 5kW）。
智能化升级：集成 BIM 模型与物联网技术，实时监控折叠次数、节点应力等参数，通过云端算法预测维护周期（如插销磨损预警阈值设定为直径磨损量≥0.5mm）。
公司网址：www.ksqzjzl.com
原文链接：http://www.cjce.org.cn/news/5073.html，转载和复制请保留此链接。
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