缆载吊机是大跨径悬索桥加劲主梁安装的专用吊装设备,其组成主要包括起吊提升系统、缆上行走系统、钢结构桁梁、动力系统、控制系统、提升吊具及辅助系统等。缆载吊机的钢结构是所有荷载的基础载体,在不同的行走和施工工况下,其受力状态及结构稳定性如何,是设计过程中需要关注的,因此缆载吊机的钢结构选型、受力分析和结构优化是极其重要的。本文以研制全液压超大吨位的步履式行走缆载吊机为目标,以湖南矮寨特大悬索桥钢主梁架设为应用背景,从钢桁架选型、模块化设计、设计参数选定等方面,对缆载吊机的结构设计进行了系统归纳和总结,通过结构加载试验与理论计算进行对比分析,从而确保缆载吊机的安全可靠地应用于工程实践。主要研究内容包括:(1)对缆载吊机的发展历史进行了回顾,并对缆载吊机在悬索桥架设中的应用现状进行分析和总结,提出了缆载吊机当前存在的问题和不足,并作了前景展望。(2)阐述全液压超大吨位的步履式行走缆载吊机的结构组成,并对缆载吊机结构的各构件的设计和计算分析进行了系统归纳,论述了构件设计原则和要点,并推导了有限元方法进行结构分析的计算原理,扼要介绍了缆载吊机的附属装置。(3)以湖南矮寨特大悬索桥架设缆载吊机研制项目为依托,提出创新设计理念,并详细论述了缆载吊机从设计任务出发至结构计算分析的全过程,并以缆载吊机主桁梁为例,从结构静力强度验算、整体稳定性及局部稳定性验算、节点验算、动力模态分析等角度对其进行全面的结构分析。(4)对已加工成型的湖南矮寨特大悬索桥架设缆载吊机进行结构加载试验,对缆载吊机结构进行应变、变形测点设计,安装测点传感器件,分级加载并采集每级载荷下的应变、变形数据,对试验数据进行汇总整理,并与理论计算数据进行了对比分析。试验结果表明,结构是安全的,试验结果与理论分析比较吻合。