在千吨级重载、小曲线过孔、大坡道作业等极端工况日益增多的桥梁建设场景中，步履式架桥机的承载极限与失效风险成为制约施工安全的核心瓶颈。传统设计中基于理论计算的载荷评估难以精准匹配复杂工况下的动态载荷叠加效应，对支腿失稳、主梁断裂等失效模式的诱发机理认知不全面，易导致设备过载运行或突发故障。开展极限载荷与失效模式研究，通过试验验证与机理分析精准界定安全边界、厘清失效路径，为架桥机结构优化、施工参数管控提供科学依据，是保障极端工况下安全作业的关键技术支撑。
极限载荷的精准界定是研究的核心前提，需结合工况耦合特性与设备结构承载能力综合研判。研究采用“静载试验+动载试验+极限载荷验证”的递进式试验体系，在模拟真实施工场景的试验平台中，逐步施加等效载荷并监测结构响应。针对千吨级箱梁架设的核心工况，重点测试主梁跨中、支腿连接处等关键部位的应力分布与变形量，确定结构在静态重载下的承载极限；结合过孔过程中的动态冲击特性，通过动载试验模拟步履交替支撑、梁体起吊等动态载荷，捕捉瞬时峰值载荷对结构的影响；在安全可控前提下开展极限载荷试验，施加超过设计载荷的梯度载荷，直至结构出现初始失效信号，最终确定不同工况下的安全载荷阈值。同时，考虑小曲线架设的扭转载荷、大坡道作业的重力分力等工况耦合效应，修正极限载荷评估结果，确保边界界定的精准性。
失效模式的解析需聚焦关键部件与典型失效路径，厘清失效诱发机理。通过试验观测与工程案例复盘，步履式架桥机核心失效模式可归纳为三类：一是支腿系统失效，多由地基沉降、受力不均或液压失压导致，表现为支腿倾斜、锚固失效，极端情况下引发整机倾覆，如大坡道作业中支腿水平推力超限易导致滑移失稳；二是主梁结构失效，长期重载与交变载荷作用下，主梁焊接节点易出现疲劳裂纹，在扭转载荷叠加时裂纹扩展加速，最终引发断裂或塑性变形；三是连接部件失效，螺栓松动、销轴磨损等连接异常会导致载荷传递失衡，诱发局部结构应力集中，进而引发连锁失效。研究通过失效树分析方法，梳理各失效模式的诱发因素、演化路径及影响权重，为针对性防控措施制定提供依据。
该研究成果已在多项重大工程中彰显应用价值。在厦金大桥3000吨级装配式墩台架设项目中，基于极限载荷研究优化的支腿支撑布局与顶升参数，确保了“一键同步顶升”过程的结构稳定，避免了重载失稳风险；某高铁小曲线架梁项目中，依据失效模式研究结论制定的焊接节点定期探伤、支腿受力实时监测等管控措施，有效降低了结构失效概率。未来，随着研究与数字孪生技术的深度融合，可构建动态载荷下的失效预警模型，实现施工过程中的实时风险预判与参数自适应调整，进一步拓展架桥机在极端复杂工况下的应用边界。
