王軍，梁博宇，郭玉安

（安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng) 455004）

1 引言

鋼鐵冶金廠(chǎng)房，有其行業(yè)特點(diǎn)：廠(chǎng)房?jī)?nèi)的生產(chǎn)環(huán)境除了存在粉塵，部分還伴有高溫、高濕；吊車(chē)的運(yùn)行一般都是中級(jí)或重級(jí)工作制[1]。隨著產(chǎn)能的逐漸提高，廠(chǎng)房?jī)?nèi)增加吊車(chē)的臺(tái)數(shù)或者增加吊車(chē)的運(yùn)行頻率都比較常見(jiàn)[2]。另外，由于環(huán)保要求的提高，部分廠(chǎng)房原有的水汽和粉塵無(wú)法順利排出，使得廠(chǎng)房?jī)?nèi)的粉塵或者高溫、高濕程度有增無(wú)減。廠(chǎng)房的長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，疊加高溫、高濕等因素，致使廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)以及吊車(chē)設(shè)備出現(xiàn)病害，是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象[3]。

2 工程概況

某鋼廠(chǎng)水渣堆場(chǎng)，一期建成于2004 年，二期建成于2006年，一、二期結(jié)構(gòu)形式相同，均為兩跨鋼筋混凝土框排架，框架部分作為皮帶廊通道使用，排架部分作為高爐水渣堆場(chǎng)使用。水渣堆場(chǎng)廠(chǎng)房?jī)?nèi)有4 臺(tái)15 t 中級(jí)工作制橋式吊車(chē)運(yùn)行，吊車(chē)軌面標(biāo)高16.0 m。生產(chǎn)過(guò)程中，存在“吊車(chē)運(yùn)行中晃動(dòng)、軌道壓軌器反復(fù)開(kāi)焊”的現(xiàn)象。

本文從吊車(chē)設(shè)備和廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面查找原因，提出解決方案，為同類(lèi)型廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)病害處理提供參考。廠(chǎng)房剖面圖如圖1 所示。

圖1 某鋼廠(chǎng)廠(chǎng)房剖面圖（標(biāo)高單位：m；尺寸單位：mm）

3 結(jié)構(gòu)鑒定

3.1 鑒定目的和范圍

目的：查明鑒定范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、材料特性、缺陷損傷（尤其是橋式吊車(chē)運(yùn)行中有晃動(dòng)的情況），為后期安全使用及加固設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。

范圍：水渣堆場(chǎng)廠(chǎng)房排架部分上部結(jié)構(gòu)。

3.2 前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備及查勘內(nèi)容包含：竣工圖紙查閱、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及使用荷載調(diào)查。

通過(guò)查閱結(jié)構(gòu)竣工圖，了解圖紙的完整性、廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)形式、主要構(gòu)件的材料材質(zhì)及結(jié)構(gòu)尺寸信息、歷史改造情況等，為檢測(cè)比對(duì)提供數(shù)據(jù)。通過(guò)調(diào)查結(jié)構(gòu)及使用荷載現(xiàn)狀，了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕、變形等損傷的嚴(yán)重程度、節(jié)點(diǎn)做法與原設(shè)計(jì)圖紙的符合的程度、使用過(guò)程中有無(wú)超載發(fā)生，以便后續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)能重點(diǎn)對(duì)該類(lèi)損傷嚴(yán)重部位、與原設(shè)計(jì)不符部位、超載部位、晃動(dòng)部位等進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，以便在安全性鑒定時(shí)能充分考慮該類(lèi)不利條件的影響。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

3.3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)內(nèi)容

軸網(wǎng)及構(gòu)件尺寸檢測(cè)、通風(fēng)器結(jié)構(gòu)圖紙測(cè)繪、鋼材抗拉強(qiáng)度檢測(cè)、防腐涂層厚度檢測(cè)、屋面梁撓度檢測(cè)、外觀(guān)缺陷普查。

3.3.2 主要儀器設(shè)備

鋼卷尺（J19-50）、激光測(cè)距儀（PD54）、鋼筋保護(hù)層測(cè)定儀（GTJ-RBL）、一體式數(shù)字回彈儀（HT225-B）、游標(biāo)卡尺（0~150 mm）、里氏硬度計(jì)（LEEB110）、涂層測(cè)厚儀（DT-156H）、超聲波測(cè)厚儀（LEEB320）、全站儀（NTS-342R10A）；相機(jī)、角磨機(jī)等輔助設(shè)備。儀器設(shè)備要求均在檢定有效期內(nèi)，運(yùn)行正常。

基于對(duì)地應(yīng)力與非對(duì)稱(chēng)孔隙壓力場(chǎng)對(duì)多孔控制定向水力壓裂效果的研究，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)先施工控制孔，后施工壓裂孔，每4個(gè)控制孔中心1個(gè)壓裂孔，確?？刂瓶仔秹撼浞郑笃诳刂瓶卓梢宰鳛槌椴摄@孔使用，壓裂孔盡可能確?？卓谝岳?0 m保持筆直，在壓裂孔施工完成后盡快進(jìn)行壓裂，以免孔坍塌造成壓裂失敗。利用三通將控制孔串聯(lián)并與1臺(tái)壓裂泵連接，壓裂過(guò)程中，確?？刂瓶讐毫π∮诿后w起裂水壓并保持穩(wěn)定。壓裂孔內(nèi)的壓力緩慢加壓，記錄壓力表讀數(shù)的變化情況，統(tǒng)計(jì)壓裂周期、注水量，壓裂結(jié)束后及時(shí)封孔并跟進(jìn)測(cè)試觀(guān)測(cè)孔瓦斯涌出速度以及抽采濃度變化。

3.3.3 檢測(cè)實(shí)施

鑒定范圍內(nèi)的構(gòu)件抽樣檢測(cè)（外觀(guān)缺陷為全檢），用激光測(cè)距儀及鋼卷尺測(cè)量軸網(wǎng)、構(gòu)件尺寸，對(duì)銹蝕嚴(yán)重的構(gòu)件，其剩余厚度采用超聲測(cè)厚儀測(cè)量，對(duì)比其偏差值是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

用里氏硬度計(jì)檢測(cè)主要受力的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面硬度，計(jì)算得出鋼材的抗拉強(qiáng)度，判斷其是否滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求。

采用涂層測(cè)厚儀測(cè)量構(gòu)件油漆防腐涂層，判斷鋼材是否存在防腐性能降低、影響其耐久性的可能。

在對(duì)鑒定范圍結(jié)構(gòu)外觀(guān)損傷的全部查看過(guò)程中，重點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)連接、受水汽及雨水影響、受振動(dòng)影響等相關(guān)部位重點(diǎn)檢測(cè)，明確結(jié)構(gòu)是否存在明顯銹蝕、涂層脫落、變形、松動(dòng)等情況，記錄嚴(yán)重程度和分布。

3.4 結(jié)構(gòu)鑒定及晃動(dòng)分析

3.4.1 結(jié)構(gòu)鑒定

通過(guò)檢測(cè)結(jié)果、查閱原設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，采用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，建模計(jì)算，給出廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)各構(gòu)件是否滿(mǎn)足安全要求，如不滿(mǎn)足，指明不滿(mǎn)足的部位，并采取相關(guān)加固手段達(dá)成目標(biāo)。

檢測(cè)及鑒定的主要規(guī)范依據(jù)如下：GB/T 50344—2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50621—2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 8—2016《建筑變形測(cè)量規(guī)范》、GB 50205—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB 50068—2018《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)圖紙資料。

3.4.2 晃動(dòng)分析

本次結(jié)構(gòu)鑒定，除了規(guī)范要求的常規(guī)項(xiàng)目，主要是針對(duì)吊車(chē)發(fā)生晃動(dòng)的原因進(jìn)行分析。吊車(chē)發(fā)生晃動(dòng)的主要原因有如下4 種：吊車(chē)設(shè)備本身的原因，廠(chǎng)房柱的剛度不足，柱間支撐的剛度不足，吊車(chē)梁系統(tǒng)的剛度不足[4-5]。

水渣堆場(chǎng)廠(chǎng)房共計(jì)4 臺(tái)橋式吊車(chē)，其中，3#吊車(chē)的使用年限最長(zhǎng)，晃動(dòng)也最為嚴(yán)重。4 臺(tái)吊車(chē)，唯其中一臺(tái)晃動(dòng)明顯，從側(cè)面說(shuō)明了吊車(chē)司機(jī)所感受到的晃動(dòng)，除了廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的原因，更有吊車(chē)本身的原因。吊車(chē)平面布置圖如圖2 所示。

圖2 吊車(chē)平面布置圖

吊車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的晃動(dòng)，另外一種可能的原因是：廠(chǎng)房柱子的剛度不足，柱子偏于“柔軟”，導(dǎo)致吊車(chē)在剎車(chē)力的作用下晃動(dòng)。針對(duì)這一可能原因進(jìn)行計(jì)算分析，吊車(chē)橫向剎車(chē)力作用下柱牛腿位移計(jì)算結(jié)果如圖3 所示。

圖3 吊車(chē)橫向剎車(chē)力作用下柱牛腿位移（單位：mm）

計(jì)算結(jié)果顯示：吊車(chē)在剎車(chē)力的作用下，牛腿部位的位移最大值為1.5 mm，遠(yuǎn)小于排架的允許值6.4 mm（按照原設(shè)計(jì)露天棧橋?yàn)?/2 500 的要求控制）。同時(shí)，對(duì)柱間支撐進(jìn)行計(jì)算，其剛度滿(mǎn)足要求。由此，可以排除是柱系統(tǒng)剛度不足引起的晃動(dòng)。

3.5 鑒定分析與結(jié)論

結(jié)構(gòu)布置、使用荷載、鋼筋配置等與原設(shè)計(jì)圖紙相符，屋面存在水滴現(xiàn)象。一期排架柱混凝土抗壓強(qiáng)度滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求（原設(shè)計(jì)C30，實(shí)測(cè)C30），二期排架柱混凝土抗壓強(qiáng)度略低于原設(shè)計(jì)要求（原設(shè)計(jì)C30，實(shí)測(cè)C25）。天窗側(cè)圍護(hù)板及個(gè)別屋架表面銹蝕；個(gè)別柱間支撐變形、表面銹蝕；部分混凝土柱身多處箍筋銹脹、混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，多處露筋、銹蝕、返堿。個(gè)別吊車(chē)梁上翼緣與柱間連接不足；軌道存在輕微“啃軌”現(xiàn)象，尤其3#吊車(chē)運(yùn)行時(shí)，該現(xiàn)象最為明顯。

考慮損傷后進(jìn)行計(jì)算分析：柱子、吊車(chē)梁、屋架等主要構(gòu)件均滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范的要求。吊車(chē)梁系統(tǒng)的剛度雖然滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的要求，但是需要加強(qiáng)，以滿(mǎn)足目前高頻率運(yùn)行和吊車(chē)駕駛?cè)藛T舒適度的要求[6]；同時(shí)，應(yīng)對(duì)吊車(chē)設(shè)備本身進(jìn)行調(diào)整。

4 處理方案

4.1 吊車(chē)的校正

水渣堆場(chǎng)廠(chǎng)房4 臺(tái)吊車(chē)，僅有其中一臺(tái)晃動(dòng)最為明顯，這說(shuō)明了“吊車(chē)司機(jī)所感受到的晃動(dòng)，除了廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的原因，更有吊車(chē)本身的原因”。因此，需要專(zhuān)業(yè)的吊車(chē)設(shè)備廠(chǎng)家進(jìn)行技術(shù)服務(wù)，對(duì)吊車(chē)設(shè)備本身進(jìn)行校正。

4.2 吊車(chē)梁加固

4.2.1 吊車(chē)梁系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

根據(jù)檢測(cè)鑒定報(bào)告的結(jié)論，排除了柱子本身剛度不足的可能性，剩余的就是吊車(chē)梁系統(tǒng)的問(wèn)題。按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）的說(shuō)明：“中、重級(jí)工作制吊車(chē)梁（桁架）的跨度在12 m 及以上時(shí)，均應(yīng)設(shè)置制動(dòng)結(jié)構(gòu)；當(dāng)?shù)踯?chē)梁跨度小于或等于9 m，吊車(chē)起重量小于50 t 且為中、輕工作制又不需要設(shè)安全走道時(shí)，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選條件，可不設(shè)置制動(dòng)結(jié)構(gòu)，而采用上翼緣加寬的變截面梁”。

4.2.2 吊車(chē)梁系統(tǒng)加固方案

本廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)吊車(chē)梁跨度為6 m，起重量15 t；按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）可不設(shè)置制動(dòng)系統(tǒng)。但是，由于產(chǎn)能的提高，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，吊車(chē)的使用頻率大于原設(shè)計(jì)的中級(jí)工作制[7]；長(zhǎng)期的超負(fù)荷工作，難免對(duì)吊車(chē)梁系統(tǒng)造成結(jié)構(gòu)損傷[8]。

采取對(duì)吊車(chē)梁系統(tǒng)增加制動(dòng)桁架和垂直支撐的方法，進(jìn)行加固處理；通過(guò)增加吊車(chē)梁系統(tǒng)的剛度，降低吊車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的晃動(dòng)。吊車(chē)系統(tǒng)加固大樣圖如圖4 所示。

圖4 吊車(chē)系統(tǒng)加固大樣圖

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和理論計(jì)算分析，從吊車(chē)設(shè)備本身和廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)兩方面，查明晃動(dòng)的原因，給并出解決方案。為設(shè)備和廠(chǎng)房的安全生產(chǎn)運(yùn)行提供保障，為存在同類(lèi)問(wèn)題的廠(chǎng)房鑒定與加固提供了參考。