黃超亮，程俊，王堅(jiān)，孫亞良

（紹興市特種設(shè)備檢測(cè)院，浙江 紹興 312000）

隨著我國城市建設(shè)，各地高樓林立、公路拓寬，需要鉆山取道、高架橋梁，正是門式起重機(jī)等露天起重機(jī)械用武之地。隨著此類設(shè)備向大型化、高速化、自動(dòng)化發(fā)展，設(shè)備的受風(fēng)面積越來越大，整體重心越來越高，一旦在突發(fā)強(qiáng)風(fēng)的作用下，出現(xiàn)傾覆等事故災(zāi)害，后果不堪設(shè)想。

風(fēng)災(zāi)是全世界影響最大的自然災(zāi)害，占自然災(zāi)害總數(shù)的51.4%，造成經(jīng)濟(jì)損失占災(zāi)害總損失的40.5%。起重機(jī)械受強(qiáng)風(fēng)影響發(fā)生滑動(dòng)碰撞甚至傾覆破壞的事故在全球?qū)乙姴货r。2020年3月21日，一股突發(fā)超強(qiáng)風(fēng)，致使某企業(yè)一臺(tái)額載10噸的門式起重機(jī)發(fā)生了傾覆事故。此次事故的直接原因是：事故起重機(jī)突遇超強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)，事故起重機(jī)的抗風(fēng)防滑裝置（夾軌器和錨定裝置）處于非工作狀態(tài)；在風(fēng)載荷作用下，事故起重機(jī)經(jīng)50米軌道加速距離后高速運(yùn)行，以設(shè)計(jì)速度19倍的撞擊速度，瞬間撞飛焊接在軌道上的端部止擋，從而滑出軌道絆墻體傾覆。所幸此次大風(fēng)突發(fā)之際，正是企業(yè)下班時(shí)，未造成人員傷亡。在對(duì)事故的原因進(jìn)行分析后，我們看到了有很多在露天起重機(jī)械使用管理上容易忽視卻值得反思的地方。

1 防風(fēng)裝置必須強(qiáng)調(diào)

從事故看出，當(dāng)門式起重機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí), 如果防風(fēng)錨定裝置不處于有效的工作狀態(tài), 門式起重機(jī)就在強(qiáng)大的風(fēng)力作用下沿著軌道溜走。一直遇到大于它許多倍的阻力如端部止擋等，才能驟然受阻力而停止。但是，如果風(fēng)力持續(xù)夠大，門式起重機(jī)會(huì)在軌道加速運(yùn)動(dòng)，又由于門式起重機(jī)的重心較高，下部遇到阻擋時(shí)，上部主梁在強(qiáng)大慣性的作用下可能還會(huì)繼續(xù)高速向前移動(dòng)，這便必然造成門式起重機(jī)走行梁后部翹起而發(fā)生脫軌或傾覆事故。因此使用單位必須在起重機(jī)管理制度或者操作規(guī)程中，列入防風(fēng)裝置使用的相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)露天起重機(jī)不在工作狀態(tài)時(shí)，必須啟用防風(fēng)裝置。

一般情況下，特別是大型起重機(jī)，應(yīng)選用自動(dòng)作用的防風(fēng)抗滑裝置，以確保在斷電和暴風(fēng)突發(fā)時(shí)，起重機(jī)不會(huì)滑動(dòng)。錨定裝置一般只作為補(bǔ)充裝置，用來預(yù)防的特大暴風(fēng)（圖1）。

圖1 液壓夾軌器

2 山地地形不能忽視

從地形看，事故發(fā)生地處于西北-東南和東北-西南方向兩條丘陵山系形成的谷地的交匯處，相當(dāng)于谷口位置，在圖2中以紅十字標(biāo)志。

圖2 事故企業(yè)地形圖

事故地區(qū)丘陵環(huán)繞，地勢(shì)起伏多變，對(duì)風(fēng)速影響較為顯著。

一般山區(qū)風(fēng)速有如下特點(diǎn)：

（1）山間盆地、谷地等閉塞地形，由于四周高山對(duì)風(fēng)的屏障作用，一般比空曠平坦地面風(fēng)速減小10%～25%，相應(yīng)風(fēng)壓要減小20%～40%。

（2）谷口、山口等開敞地形，當(dāng)風(fēng)向與谷口或山口趨于一致時(shí)，氣流由開敞區(qū)流入兩邊為高山的狹窄區(qū)，流區(qū)壓縮，風(fēng)速必然增大；風(fēng)速比一般空曠平坦地面增大10-20%。

（3）山頂、山坡等弧尖地形，由于風(fēng)速隨高度增加和氣流越過山峰時(shí)的抬升作用，山頂和山坡的風(fēng)速比山麓要大。

可見諸如事故單位這樣的谷口位置，更容易遭遇風(fēng)災(zāi)襲擊。因此，對(duì)處在谷口、山口、山頂和山坡的露天起重機(jī)，我們應(yīng)該在起重機(jī)的安裝、使用、檢驗(yàn)、監(jiān)管等各個(gè)環(huán)節(jié)均區(qū)別對(duì)待，加強(qiáng)風(fēng)災(zāi)防控意識(shí)。首先，在這些場(chǎng)所都必須安裝風(fēng)速儀，以及時(shí)對(duì)風(fēng)速風(fēng)級(jí)進(jìn)行報(bào)警，因?yàn)槠胀ǖ奶鞖忸A(yù)報(bào)無法滿足這些場(chǎng)地對(duì)風(fēng)力的判別；其次，工作在這些場(chǎng)地的露天起重機(jī)，也應(yīng)選用自動(dòng)作用的防風(fēng)抗滑裝置。

3 迎風(fēng)面積不能隨意增加

起重機(jī)結(jié)構(gòu)和物品的迎風(fēng)面積，按其凈面積與最不利風(fēng)向的垂直投影面積計(jì)算。它等于構(gòu)件迎風(fēng)面積的外形輪廓面積A0乘以結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面充實(shí)率φ2，即A=A0φ2，起重機(jī)結(jié)構(gòu)上總的風(fēng)載荷為其各組成部分風(fēng)載荷的總和。門式起重機(jī)按照主梁結(jié)構(gòu)分，主要有箱型梁和桁架梁。箱型梁由鋼板焊接成箱式結(jié)構(gòu)，桁架梁使用角鐵、圓鋼或者工字鋼焊接而成。箱型梁自重大，安全性能高，剛度大，造價(jià)高；桁架梁自重輕，造價(jià)低，可靠性相對(duì)較低，迎風(fēng)面積小，抗風(fēng)性能好。

桁架結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能好主要是因?yàn)橛L(fēng)面積小，然而，有些單位喜歡在桁架主梁上掛上安全生產(chǎn)標(biāo)語或者廣告的標(biāo)牌，大大增加了起重機(jī)的迎風(fēng)面積，如圖3所示，小小的8塊標(biāo)牌，迎風(fēng)面積增加了幾乎一倍。果真是宣傳效果喊得好，造成的安全隱患也不小。

圖3 安全標(biāo)牌增加的迎風(fēng)面積

4 端部止擋需要國家標(biāo)準(zhǔn)

大車端部止擋是阻擋起重機(jī)沖出軌道的裝置。根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)，起重機(jī)大車以額定速度沿大車軌道行駛，軌道兩端都有大車端部限位和端部止擋裝置。在正常工況下，大車行駛到端部碰觸大車端部限位后，大車驅(qū)動(dòng)電機(jī)失電，制動(dòng)器下閘，迫使大車減速直至停止，因此，正常情況下大車緩沖器不會(huì)撞到端部止擋裝置；但當(dāng)大車限位裝置失效或大車電機(jī)失速并以大于額定的速度行駛，大車緩沖器將撞到端部止擋裝置，起重機(jī)有傾覆、脫軌的可能性，而起重機(jī)支腿也有失穩(wěn)的可能性。如果沖擊力足夠大，大車端部止擋將被撞飛。

目前，大車端部止擋的設(shè)計(jì)缺乏國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)與制作大多由安裝隊(duì)或使用單位自行完成，有的安裝隊(duì)貪圖方便，會(huì)將角鐵直接焊接在大車軌道上，作為端部止擋，但是起重機(jī)鋼軌材料一般為U71Mn，此種材料的焊接性能差，容易造成焊接困難和焊接融合區(qū)應(yīng)力集中的缺陷及殘余應(yīng)力和變形。

大車端部止擋宜采用聯(lián)接板加防松墊圈用螺釘固定直角三角形支撐架的方式，或者直接采用鋼混結(jié)構(gòu)，撞擊面的位置必須和緩沖器相匹配，保證緩沖器最大限度的吸收動(dòng)能。今后，我們可以設(shè)計(jì)即增加緩沖距離又保證足夠強(qiáng)度的新型大車端部止擋，以增加其防傾覆功能（圖4）。

圖4 鋼混結(jié)構(gòu)端部止擋