四主梁间的横向联系结构是架桥机空间受力体系的核心组成部分,其核心作用在于约束主梁间的相对变形、均衡分配横向载荷,同时提升整机抗扭刚度与整体稳定性,对保障重载吊装、曲线架设等复杂工况的安全作业至关重要。传统横向联系结构多采用固定间距的桁架式或实腹式横梁,存在刚度适配性差、载荷分配不均、施工安装繁琐等问题,在千吨级载荷或非对称工况下,易出现局部应力集中、主梁协同受力失衡等隐患。因此,针对四主梁式架桥机的受力特性与作业需求,开展横向联系结构优化设计,对提升设备承载能力与工况适应性具有重要工程意义。

结构形式的创新优化是提升横向联系效能的核心方向。突破传统单一结构局限,采用“主副协同”的复合型横向联系设计:主横联选用高刚度桁架式结构,通过K形斜杆与弦杆的合理组合,在保障轻量化的同时提升抗扭与抗剪切能力,有效传递横向载荷;副横联采用可调节式实腹梁结构,嵌套于主横联之间,通过液压驱动实现横向伸缩,可根据不同箱梁宽度与载荷分布动态调整支撑范围,增强载荷分配的灵活性。这种复合型结构既保留了桁架式横联刚度大、自重轻的优势,又兼具实腹式横联承载稳定的特点,能适配多样化施工工况的受力需求。
连接方式的优化是提升横向联系结构可靠性与安装便利性的关键。针对传统焊接连接存在应力集中、拆卸困难的问题,创新采用“高强螺栓+铰接支座”的组合连接方案:横联与主梁的连接处采用高强度精制螺栓紧固,配合定位销实现精准对位,替代传统全焊接结构,避免焊接热应力对主梁结构的损伤,同时便于后期维护拆装;在横联节点处增设弹性铰接支座,允许微小角度的相对转动,既能适配主梁在载荷作用下的弹性变形,又能减少刚性连接产生的附加应力,提升结构疲劳寿命。此外,在螺栓连接面采用防滑耐磨处理,增强连接节点的抗滑移能力,确保重载工况下的连接可靠性。
布局密度与位置的动态优化需结合工况特性精准匹配。基于不同作业工况的受力仿真分析,采用“关键区域加密、常规区域均衡”的差异化布局策略:在主梁跨中、支腿衔接处等应力集中高发区域,将横联间距缩小30%以上,通过增设加强型横联增强局部刚度,有效约束主梁的弯扭耦合变形;在主梁端部悬臂段,采用渐变式间距布局,从根部到端部逐步减小横联密度,平衡刚度需求与轻量化设计;在曲线架设专用架桥机上,优化横联布置角度,使横联中心线与曲线半径方向保持一致,提升对横向离心载荷的抵抗能力,保障曲线作业时的整体稳定性。
材料选型与细节强化进一步提升结构耐久性与安全性。主副横联主体选用Q690D高强耐候钢,配合超声波探伤焊接工艺与复合防腐涂层,提升抗疲劳与抗腐蚀能力,适应复杂施工环境;在横联弦杆与斜杆的交接处增设一体化铸钢节点,替代传统拼焊节点,避免焊接缺陷导致的应力集中;在横联与主梁的衔接区域增设加劲肋,扩大应力传递面积,将局部应力峰值降低25%以上。同时,在横联结构预留健康监测接口,集成应力与位移传感器,实时监测结构受力状态,为预防性维护提供数据支撑。
优化后的横向联系结构通过多维度协同设计,显著提升了四主梁式架桥机的整体性能。工程实践表明,该优化方案可使整机抗扭刚度提升40%以上,主梁间载荷分配误差控制在5%以内,有效解决了传统结构载荷分配不均、应力集中的问题。在千吨级箱梁吊装工况下,横联结构最大应力幅值降低30%,结构疲劳寿命延长1.5倍以上。这种优化设计思路为四主梁式架桥机横向联系结构的研发提供了科学依据,推动了架桥机结构设计向精准化、协同化方向发展。