李亞平

（湖北中鋼安環(huán)院建設(shè)工程檢測(cè)有限公司 武漢430081）

橋式起重機(jī)橋架主梁安全性鑒定及加固

李亞平

（湖北中鋼安環(huán)院建設(shè)工程檢測(cè)有限公司 武漢430081）

闡述了橋式起重機(jī)橋架主梁安全性鑒定的內(nèi)容。依據(jù)檢測(cè)鑒定的要求和規(guī)范，檢測(cè)了橋架主梁的跨度、對(duì)角線、變形、應(yīng)力應(yīng)變、構(gòu)件損傷狀況、焊縫探傷。對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗(yàn)算分析，給出了加固方案、施工方法，消除了結(jié)構(gòu)的隱患，恢復(fù)了起重機(jī)的起重能力。

橋式起重機(jī) 橋架主梁 安全性鑒定 加固

0 引言

橋式起重機(jī)，尤其是用于冶金工廠高溫環(huán)境下的重級(jí)工作制箱形橋式起重機(jī)，主梁往往出現(xiàn)永久性下?lián)?，裝運(yùn)鋼坯的旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)，主端梁連接部位會(huì)產(chǎn)生疲勞裂縫，影響設(shè)備的正常使用和安全性 ，主梁的安全性鑒定及加固意義重大。

1 工程概況

某轉(zhuǎn)爐廠精整跨3號(hào)行車為雙10 t旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)，重級(jí)工作制 ，用于轉(zhuǎn)運(yùn)鋼坯 ，環(huán)境溫度較高且運(yùn)行頻率高。該起重機(jī)跨度28.5m，主梁和端梁的結(jié)構(gòu)形式為箱型結(jié)構(gòu)，主梁上、下蓋板為－520mm×14mm，腹板為－1 544 mm×6 mm，端梁上、下蓋板為－520 mm×10mm，腹板為－670mm×10mm。

在設(shè)備安全檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)主梁下?lián)?，火車道一?cè)端梁上、下蓋板與主梁連接處產(chǎn)生裂縫。根據(jù)該起重機(jī)的狀況 ，決定在未對(duì)該起重機(jī)檢測(cè)鑒定和加固處理之前，起重機(jī)的起重量不超過(guò)13.5 t。為確保起重機(jī)、操作人員的安全，需對(duì)3號(hào)起重機(jī)進(jìn)行安全性鑒定，以鑒定結(jié)果為依據(jù)，提出加固方案并進(jìn)行處理，恢復(fù)其起重能力，提高生產(chǎn)效率。

2 檢測(cè)結(jié)果及分析

起重機(jī)主梁變形對(duì)其使用性能的不良影響是很大的，如不及時(shí)修復(fù)，將可能造成嚴(yán)重的設(shè)備和人身事故。因此，在對(duì)起重機(jī)主梁安全鑒定時(shí)，主梁的變形檢測(cè)是必不可少的。

2.1.1 主梁跨度、輪距、對(duì)角線

在主動(dòng)輪和被動(dòng)輪處分別測(cè)量主梁的跨度均為28 507mm，對(duì)角線為29 696mm和29 692mm；輪距：南側(cè)為7 601mm，北側(cè)為7 602mm。

起重機(jī)的技術(shù)要求為：跨度允許偏差△S＝±3.85mm，但不超過(guò)±10mm，顯然，主梁跨度符合要求；對(duì)角線偏差3 mm，允許值為±5 mm，符合要求；輪距偏差1mm和2mm，允許值±3mm，均符合要求。

2.1.2 主梁旁彎、上拱度、腹板波浪度

主梁跨中旁彎：導(dǎo)電側(cè)6 mm，外凸；電機(jī)側(cè)3 mm，外凸。主梁旁彎允許值，正跨箱形梁f≤Sx／2 000＝2 800／2 000＝14mm，且當(dāng)起重量小于50 t，只能外凸。顯然，主梁旁彎未超過(guò)允許值。

小車加磁盤位于主梁一端，測(cè)得的上拱度，導(dǎo)電側(cè)和電機(jī)側(cè)均為＋19mm，呈起拱狀態(tài)。起重13.5 t鋼坯時(shí)，小車位于跨中，電機(jī)側(cè)上拱度－10 mm，導(dǎo)電側(cè)－8mm。起重機(jī)技術(shù)要求空載時(shí)（小車位于一端）主梁中間部位應(yīng)具有的上拱度為m，顯然，起重機(jī)主梁的上拱度已不滿足要求。主梁腹板未發(fā)現(xiàn)明顯的凹凸現(xiàn)象。

計(jì)算年回淤量時(shí)，模型通過(guò)計(jì)算一個(gè)全潮過(guò)程（小潮-大潮-小潮）的回淤量，再根據(jù)一年的全潮過(guò)程數(shù)得到一年的回淤量。

2.1.3 主梁下?lián)?/p>

起重量為13.5 t，主梁的下?lián)现担簩?dǎo)電側(cè)27mm，S／1 056；電機(jī)側(cè)為29 mm，S／983。主梁結(jié)構(gòu)的允許撓度，對(duì)于重級(jí)工作制的起重機(jī)［f］＝S／1000，［f］＝28.5mm。顯然，導(dǎo)電側(cè)撓度已接近允許值，電機(jī)側(cè)已超過(guò)允許值。若起重量為20 t，兩根主梁的撓度均超過(guò)允許值，故主梁的撓度必須修復(fù)。

2.2 主梁下?lián)蠎?yīng)修界限

對(duì)于一般橋式起重機(jī)，當(dāng)小車位于跨中，并且在額定載荷下 ，主梁跨中的下?lián)现翟谒骄€下達(dá)到跨度的1／700時(shí)，如不能修復(fù)，應(yīng)報(bào)廢?；谶@一原則，對(duì)于重級(jí)工作制起重機(jī)下?lián)系男蘩斫缦?，取為接近或達(dá)到水平線下S／800，即水平線下36mm可修復(fù)。顯然，該起重機(jī)主梁還未達(dá)到該值，起重13.5 t在水平線下10mm，起重20 t在水平線下25mm，該起重機(jī)主梁下?lián)峡尚迯?fù)。

2.3 疲勞破壞

火車道一側(cè)端梁與主梁連接處，端梁上、下蓋板開(kāi)裂4處，長(zhǎng)度110 mm，裂縫為疲勞開(kāi)裂。主梁的上、下蓋板、腹板，端梁的腹板均未發(fā)現(xiàn)裂縫。

起重機(jī)裝運(yùn)鋼坯時(shí)，火車道一側(cè)的端梁受主梁最大承壓力，對(duì)端梁產(chǎn)生垂直彎矩和剪力，同時(shí)，端梁還受到主梁偏斜側(cè)向荷載?？哲囯x開(kāi)時(shí)，承壓力又變?yōu)樽钚?，因此端梁受到交變荷載的長(zhǎng)期作用而產(chǎn)生疲勞破壞。

2.4 主要受力部位焊縫探傷

箱形主梁的4條主要焊縫采用磁粉探傷檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，焊縫質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷磁痕顯示。

2.5 主要應(yīng)力——應(yīng)變測(cè)試分析［3］

對(duì)主梁危險(xiǎn)截面進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，以確定該截面處的應(yīng)力水平，并與理論值相比較。主梁跨度S＝28 500mm，小車輪距k＝4 900 mm，小車重量g＝17.1 t，磁盤重量g1＝3.0 t，起吊重量Q＝13.5 t。慣性矩I＝1.42×106cm4，抵抗矩W＝18 086 cm3，彈性模是E＝2.06×105N／mm2。小車加磁盤重量P1＝50.25 kN，小車、磁盤加鋼坯重量P2＝84.0 kN。

應(yīng)變測(cè)量值為跨中截面處，上蓋板的應(yīng)變值。當(dāng)輪壓為P1＝50.25 kN時(shí)，應(yīng)變值為ε＝154με；當(dāng)輪壓為P2＝84.0 kN時(shí)，應(yīng)變值為ε＝255με。

理論計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的比較見(jiàn)表1。

表1理論計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的比較

顯然，實(shí)測(cè)結(jié)果和理論計(jì)算值吻合，說(shuō)明起重機(jī)起吊13.5 t物體，起重機(jī)能夠正常工作。

3 加固方案

經(jīng)驗(yàn)算，主梁強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度滿足要求，主梁的剛度不滿足要求［4］，顯然主梁的強(qiáng)度是由變形控制。對(duì)起重機(jī)的剛度要求是為了保證起重機(jī)正常使用 ，若起重機(jī)的剛度不足 ，起重機(jī)就不能正常使用。

（1）端梁裂縫首先采用堵焊的方法處理，裂縫修復(fù)后，端梁上、下蓋板與主梁連接處增加連接板［5－6］。

（2）火車道一側(cè)的端梁因頻繁裝運(yùn)鋼坯且長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，因此，有必要增強(qiáng)其抗扭強(qiáng)度，在兩主梁間增加抗扭橫隔。

（3）主梁變形的修復(fù)采用火焰矯正法，即用氧－乙炔火焰加熱主梁的下蓋板和腹板，使其加熱部位產(chǎn)生收縮變形，達(dá)到矯正的目的。施工工藝要求：氧與乙炔為體積比1∶1～1∶2的中性火焰，加熱溫度700～800℃，鋼板呈現(xiàn)紅色或櫻桃紅，建議采用測(cè)溫儀控制，加熱截面需經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。注意事項(xiàng)：嚴(yán)禁在主梁同一部位反復(fù)多次加熱矯正，不允許采用自來(lái)水快速冷卻，以免材質(zhì)變脆。變形恢復(fù)的界限：主梁的上拱度恢復(fù)至1.0～1.2／1 000·S左右，即28～34mm之間。

（4）主梁變形修復(fù)后，必須對(duì)主梁進(jìn)行加固。主梁加固方法為：上蓋加鋼板，下蓋板加 π型梁。

（5）主梁下蓋板做隔熱處理，對(duì)起重機(jī)整體進(jìn)行防腐處理。

4 結(jié)語(yǔ)

起重機(jī)主梁的安全性鑒定是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作，應(yīng)制定詳細(xì)的檢測(cè)鑒定方案。在加固方案的選擇上，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和缺陷程度，確定可靠的方法，以便取得良好的加固效果。該起重機(jī)加固后，主梁的剛度得到了增強(qiáng)，達(dá)到了滿載運(yùn)行的效果，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源，該起重機(jī)加固后已安全使用6 a。

［1］中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).起重機(jī)設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范：GB 50278—2010［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

［2］顧迪民，王懷建，金光振.起重機(jī)事故分析和對(duì)策［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50017—2010［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

［4］張質(zhì)文，王金諾，程文明，等 .起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.

［5］中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) .鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范 ：CECS77—96［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1996.

［6］冶金工業(yè)部建筑研究總院.鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)定及加固技術(shù)規(guī)程：YB 9257—96［S］.北京：冶金工業(yè)出版社，1997.

Girder Bridge Crane Safety Appraisal and Reinforcement

LIYaping
（Hubei Sinosteel SFPRIConstruction Engineering Inspection Co.，Ltd.Wuhan430081）

Thispaperexpounds thebridge cranegirder security appraisal.According to the testing requirementsand specifications，the span of the bridgegirder，diagonal，deformation，stress and strain，component damage condition and joint inspection are tested.The bearing capacity of the structure is also checked and analyzed，the reinforcement schemesand constructionmethods are presented，and so thehidden dangersof structure areeliminated and the lifting capacity of crane is restored.

bridge crane girders of the bridge safety appraisal reinforcement

李亞平，男，1962年生，高級(jí)工程師，主要從事工業(yè)廠房、建（構(gòu)）筑物可靠性評(píng)價(jià)、鑒定，危房治理方案、加固設(shè)計(jì)和施工。

2015－03－12）