单主梁龙门吊主梁的上拱度与预拱设计是平衡结构刚性与运行性能的关键技术环节,其本质是通过预设反向变形抵消设备承载后的下挠,保障小车平稳运行与结构长期可靠性,设计需严格遵循规范要求并适配不同工况特性。

上拱度的设定以行业规范为核心依据,同时兼顾结构受力特性。根据 JB/T 1306—2008《电动单梁起重机》规定,主梁最大上拱度需位于跨度中部 S/10 范围内,未做静载试验前的推荐值为跨度的 1/1000 至 1.4/1000,试验后实际拱度不应小于 0.8S/1000。这一参数的核心作用在于补偿主梁自重与载荷产生的下挠变形,避免小车运行时出现 “爬坡” 阻力,同时优化主梁应力分布,延缓疲劳裂纹产生。值得注意的是,上拱度与反映静刚度的垂直静挠度并无直接关联,前者是预设几何参数,后者是结构受力后的变形指标,二者需分开考量。
预拱设计的核心在于曲线形式选择与数值精准控制。工程中普遍采用二次抛物线作为预拱曲线,因其能精准匹配简支梁受载后的挠曲形态,使主梁在额定载荷下趋近于理想平直状态。预拱值的确定需综合跨度、起重量与工作级别:跨度超过 20 米时,可将 S/1000 作为上拱度上限值,取消下限限制,由厂家与用户协商确定;起重量较大的设备因主梁截面刚度更高,自重下挠量更小,预拱值可适当降低,如 20 吨级设备的预拱值通常低于 1 吨级设备。对于工作级别 A6 及以上的重载设备,预拱设计还需预留一定余量,以应对长期高频载荷产生的残余变形。
不同主梁截面形式的预拱设计存在显著差异。箱型梁因封闭结构自重较大,且上部焊缝数量少于下部,焊后易产生下挠,需在制造阶段通过下料预制明确的拱度,通常比组合梁预拱值高 10%~15%。组合梁中,桁架式结构自重轻、焊缝影响小,可减小甚至不设下料预拱;钢混组合梁则需考虑钢材与混凝土的协同变形特性,预拱值需通过有限元模拟验证,避免结合面出现应力集中。
施工控制与验收是保障预拱效果的关键。箱型梁多采用胎架预制拱度,通过调整胎架支撑高度实现精准定位,焊接时遵循从中间向两端的顺序,减少焊接变形对拱度的影响。验收阶段需通过全站仪测量跨中及关键截面拱度,静载试验后拱度不得低于规范下限,如电动单梁类设备需不小于 0.8S/1000,通用门式设备需不小于 0.7S/1000。现代设计中还可借鉴国际标准思路,通过控制主梁斜率范围优化预拱效果,实现结构性能与经济性的平衡。