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DF40/120架橋機主要由主梁、導梁、前頂高支腿、前支腿、后支腿、后頂高支腿、聯(lián)系框架、導梁斜撐、起重小車等組成。架橋機通過前、中、后3個液壓系統(tǒng)不同組合實現(xiàn)升降，可調(diào)整任何一個支腿的位置和高度，利用軌道整體前行，懸臂過孔來簡支架設，由小車實現(xiàn)縱向移動以配合軌道橫移，使所架設的梁到達設計位置，整機外形如圖所示。
該架橋機適用于40m以下跨徑、梁重120t以下的混凝土預制梁的安裝；采用過墩方梁，可實現(xiàn)高等級公路橋梁全幅一次安架設，架梁速度高；架橋機前、中支腿位置可以隨意調(diào)整，因此適應45°以下的斜橋，對彎橋的適應性也很大。架橋機原主梁（優(yōu)化前）采用Q235B鋼，自重108.4t，軸線高度2530mm。雙主梁單邊采用“A”字斷面，每節(jié)長10m，由9節(jié)組成，用銷軸連接，其中包括2節(jié)導梁和標準節(jié)7節(jié)（每節(jié)5段共10m），如圖2所示。上弦桿采用雙32B工字型鋼焊接，下弦桿采用雙22號槽鋼焊接。局部區(qū)域加強位置為小車位于跨中附近時的上下弦、過孔時主梁縱移到位時的下弦和架邊梁時兩支腿附近的上下弦桿及腹桿。
架橋機主梁的前支腿上設置行走機構及吊掛裝置，中支腿上安裝主梁縱移驅動機構，過孔時下弦桿與前支腿和中支腿相對運行，因而下弦桿截面需采用相同的型鋼和組合。主梁一方面承受移動荷載作用，另一方面不同截面位置的應力水平和變形也不同，因此主梁上每節(jié)或每段的理論最優(yōu)截面參數(shù)和尺寸是變化的，考慮到實際工作情況和制造工藝需要，主梁必須等高，上弦桿截面需采用相同的型鋼和組合。因此需確定主梁在主要工況時上下弦桿的最優(yōu)型鋼規(guī)格，再確定型鋼類別和型號，最后通過多工況的優(yōu)化計算來確定主梁弦桿和腹桿等構件需加強的部位和尺寸。根據(jù)同類產(chǎn)品的結構，上弦桿采用雙工字型鋼焊接，腹桿和下弦桿均采用雙槽鋼焊接，主梁截面選用質(zhì)量輕的三角形截面。
弦桿規(guī)格包括型鋼高度、翼緣厚度和翼緣寬度和腹板厚度。為表征型鋼型號，取上弦型鋼高度Hi（i=1，2，…7）、下弦型鋼高度Ki（i=1，2，…7）為獨立設計變量。為表征型鋼類別，經(jīng)統(tǒng)計在擬選型鋼型號范圍中翼緣厚度、翼緣寬度與型鋼高度的比值為常數(shù)，腹板厚度與型鋼高度的比值有跳躍性的變化，因此取為獨立設計變量。在弦桿型鋼進行優(yōu)化選型時，共取29個獨立設計變量。
區(qū)域加強有限元分析優(yōu)化方案為：下弦桿槽鋼腹板內(nèi)側焊接鋼板以增加截面慣性矩；工字鋼腹板內(nèi)側焊接鋼板以增加截面慣性矩；腹桿的腹板外側焊接鋼板以增加截面積。在弦桿型鋼選型優(yōu)化基礎上，經(jīng)主梁靈敏度分析，進行主梁構件在多工況下的區(qū)域加強優(yōu)化。首先，以主梁上35個上弦桿腹板厚度和主梁高度增加值，共36個設計變量進行優(yōu)化比對計算，確定上弦桿需加強的位置；然后，再在加強區(qū)內(nèi)取相同的加強厚度進行優(yōu)化比對計算，確定最優(yōu)加強厚度；再用相同的方法確定下弦桿需加強的位置和最優(yōu)加強厚度。腹桿優(yōu)化采用35段腹桿截面積和主梁高度為設計變量計算比對，確定腹桿需加強的位置；在加強區(qū)域取相同腹桿加強面積增加值進行優(yōu)化計算，得出最優(yōu)腹桿加強面積并圓整加強鋼板的規(guī)格和尺寸。在弦桿型鋼優(yōu)化選型和主梁構件區(qū)域加強優(yōu)化基礎上，最后優(yōu)化主梁的高度。
DF40/120架橋機主梁是空間桁架體系，采用ANSYS建立計算模型。上下弦桿均采用三維梁單元模擬，腹桿用三維桿單元模擬，共有單元數(shù)2884個，節(jié)點數(shù)4150個，主梁三維模型局部如圖所示。
架橋機的工作過程分為架橋和過孔兩大階段，確定了12個架橋工況和5個過孔工況，共計17個工況來模擬架橋機整個工作過程。
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