隨著煉鋼廠生產(chǎn)的發(fā)展，煉鋼廠主副跨內(nèi)的吊車不斷加大。原主跨內(nèi)的吊車*大為50t，副跨內(nèi)的吊車*大為30t，現(xiàn)在分別增加到75t和50t，吊車運(yùn)行的頻繁程度也有大幅度的增加。目前，這些吊車梁已出現(xiàn)裂縫、制動(dòng)結(jié)構(gòu)斷裂、螺栓松動(dòng)脫落等不同程度的損傷。為了了解現(xiàn)有吊車荷載條件下吊車梁的實(shí)際應(yīng)力水平和受吊車荷載作用的頻繁程度，進(jìn)而對(duì)吊車梁系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，有必要對(duì)吊車主梁進(jìn)行實(shí)際應(yīng)力測(cè)試。
吊車梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
主跨和副跨的跨度均為18.42米，長(zhǎng)度方向從03線到36線共228米，其中03線到1線和30線到36線為擴(kuò)建部分。柱距主要有6米和12米兩種，僅f/1-4為18米，如圖1。吊車梁系統(tǒng)均采用鋼結(jié)構(gòu)，*早建造的吊車梁為鉚接鋼結(jié)構(gòu)，有實(shí)腹式和桁架式兩種；之后擴(kuò)建、改建的吊車梁均采為焊接實(shí)腹梁（如圖2）。
吊車梁系統(tǒng)損傷情況
吊車梁系統(tǒng)缺陷損傷主要有以下幾個(gè)問題
1.吊車梁腹板和吊車桁架支座節(jié)點(diǎn)板被人為切割開洞。
2.吊車桁架下弦和腹桿局部變形
3.付跨e列1-4線制動(dòng)板未拼接
4.制動(dòng)結(jié)構(gòu)邊梁與柱的連接斷開
5.制動(dòng)桁架桿件斷，連接螺栓松動(dòng)
6.吊車梁上翼緣與柱的連接斷開
7.相鄰吊車梁之間的連接螺栓脫落或松動(dòng)
8.斜撐桿與吊車梁連接脫焊
9.支座螺栓松動(dòng)
除了人為損壞和施工缺陷之外，其他損傷都與吊車增載、頻繁運(yùn)行有關(guān)，這些都是重級(jí)工作制吊車梁常見的疲勞問題。
吊車梁應(yīng)力測(cè)試
*定載荷條件下的測(cè)試
廠房主副跨內(nèi)的吊車經(jīng)過了多次更換和增載，為了了解現(xiàn)有吊車荷載條件下吊車梁的實(shí)際應(yīng)力水平和受吊車荷載作用的頻繁程度，對(duì)吊車梁進(jìn)行了實(shí)測(cè)。
測(cè)試梁為主跨e列14-15線6米跨度的吊車桁架和副跨e列20-22線12米跨度的吊車桁架。測(cè)點(diǎn)布置在受力較大的端斜桿和下弦桿上。
測(cè)試時(shí)，利用跨內(nèi)一吊車加載，主跨為75/20t吊車，吊重為一滿罐鋼水；副跨為50/10t吊車，吊重為空罐，里面沒有鋼水。吊車吊起吊重緊靠測(cè)試梁，在測(cè)試梁上通過，對(duì)測(cè)試梁進(jìn)行測(cè)試。
表1 吊車桁架桿實(shí)測(cè)應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力比較
跨別吊車吊重
測(cè)試部位
實(shí)測(cè)應(yīng)力
計(jì)算應(yīng)力
主跨75/20t
73.7t
端斜桿
里側(cè)
61.2
77.5
外側(cè)
61.5
下弦桿
里側(cè)
66.2
70.3
外側(cè)
56.7
幅跨15/10t
27.5t
端斜桿
里側(cè)
35.2
44.5
外側(cè)
35.0
下弦桿
里側(cè)
34.1
39.9
外側(cè)
32.2
實(shí)測(cè)應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力的對(duì)比見表1。相同荷載作用下的計(jì)算應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力比較接近，說明可以按照現(xiàn)有的吊車資料對(duì)吊車桁架的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算。
驗(yàn)算吊車桁架的承載能力時(shí)，實(shí)際上應(yīng)考慮多臺(tái)吊車的作用，吊車最不利位置、吊車梁系統(tǒng)自重、荷載分項(xiàng)系數(shù)、動(dòng)力系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)、凈截面和毛截面抵抗矩的差別等，驗(yàn)算應(yīng)力要比表中的應(yīng)力值大很多。
參考實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)主跨6m吊車桁架和副跨12m的吊車桁架按增載后的吊車載荷進(jìn)行靜力承載能力驗(yàn)算，設(shè)計(jì)控制應(yīng)力分別為193mpa和223mpa，而材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215mpa，說明主跨6m吊車桁架靜力承載能力能夠滿足要求，而副跨12m吊車桁架不滿足要求。
正常生產(chǎn)條件下的測(cè)試
正常生產(chǎn)條件下的測(cè)試不需要*定吊車起重運(yùn)行方式，*全按正常生產(chǎn)情況，連續(xù)測(cè)試8h左右。根據(jù)實(shí)測(cè)的應(yīng)力-時(shí)間歷程，用雨流法統(tǒng)計(jì)應(yīng)力幅值和應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)，以此推算用于疲勞驗(yàn)算的欠載效應(yīng)等效系數(shù)。
根據(jù)吊車桁架實(shí)測(cè)的應(yīng)變-時(shí)間歷程得到*大應(yīng)力幅和應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示，主跨吊車桁架下弦實(shí)測(cè)*大應(yīng)力幅為59mpa，50年應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)達(dá)到1675萬(wàn)次。副跨吊車桁架下弦實(shí)測(cè)*大應(yīng)力幅為45.8mpa，50年應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)達(dá)到1120萬(wàn)次。
表2中列出了欠載效應(yīng)等效系數(shù)的實(shí)測(cè)結(jié)果和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定值，可以看出，副跨的實(shí)測(cè)結(jié)果與規(guī)范值基本吻合，而主跨的實(shí)測(cè)結(jié)果則超出了規(guī)范值近20%，說明主跨吊車運(yùn)行非常繁重，屬于不安全因素。吊車梁疲勞性能應(yīng)按實(shí)測(cè)結(jié)果評(píng)估。
表2 主幅跨吊車桁架應(yīng)力幅實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果
跨別
測(cè)試部位
*大應(yīng)力幅
（mpa）
測(cè)試時(shí)間
（h）
應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)
欠載效應(yīng)等級(jí)系數(shù)
測(cè)試期間
50年（萬(wàn)次）
實(shí)測(cè)
規(guī)范
主跨
端斜桿
50.6
7.52
292
1699
0.906
0.8
下弦桿
59.0
8.15
312
1675
0.951
幅跨1
端斜桿
44.4
9.92
247
1088
0.744
0.8
下弦桿
45.8
9.95
255
1120
0.786
吊車梁靜力與疲勞性能評(píng)估
在主副跨吊車桁架應(yīng)力實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)吊車梁進(jìn)行了靜力和疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。結(jié)果表明，在上述缺陷損傷處理后，主跨吊車梁本體滿足要求；副跨吊車梁本體在目前生產(chǎn)條件不超過30t的吊重情況下也滿足要求，但在吊車額定起重量50t的情況下，就不滿足要求。
評(píng)價(jià)吊車梁或吊車桁架的疲勞性能，應(yīng)考慮疲勞驗(yàn)算和實(shí)際疲勞損傷兩方面。疲勞驗(yàn)算主要針對(duì)幾個(gè)受拉的部位；對(duì)受壓部位以及制動(dòng)結(jié)構(gòu)，雖然經(jīng)常出現(xiàn)疲勞破壞，但目前還沒有合適的驗(yàn)算方法，必須從實(shí)際的疲勞損傷來考慮疲勞性能。
該廠*早的吊車梁和吊車桁架已經(jīng)接近其50年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。吊車梁系統(tǒng)的制動(dòng)結(jié)構(gòu)、與柱子的連接等已經(jīng)出現(xiàn)比較普遍的疲勞損傷。因此，需要對(duì)吊車梁系統(tǒng)進(jìn)行全面的治理，包括加固、改造、更換等。
通過本次測(cè)試，可以準(zhǔn)確了解主副跨吊車梁和吊車桁架的受力狀況。幾個(gè)關(guān)鍵受拉部位的疲勞強(qiáng)度目前尚能滿足要求。因此，吊車梁系統(tǒng)的治理可以安排在適當(dāng)試件上。
結(jié)論及處理建議
該煉鋼廠吊車梁系統(tǒng)經(jīng)多次改造，目前仍存在比較嚴(yán)重的缺陷損傷，包括裂縫、開洞、桿件變形、構(gòu)件斷裂、與柱子連接斷開、螺栓脫落等，直接影響吊車梁的正常受力，降低結(jié)構(gòu)的安全和壽命。是整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)中最容易出現(xiàn)安全問題的薄弱環(huán)節(jié)。
吊車桁架動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果表明，主副跨的吊車目前運(yùn)行非常頻繁，規(guī)范規(guī)定的欠載效應(yīng)系數(shù)為0.8，主跨實(shí)測(cè)結(jié)果接近1.0超出了規(guī)范值近20%。副跨12m吊車桁架在吊車額定起重量50t的情況下，按照2003年新規(guī)范驗(yàn)算，靜力強(qiáng)度不滿足要求。
針對(duì)以上結(jié)論，提出處理意見；對(duì)吊車梁系統(tǒng)首先應(yīng)控制吊重，嚴(yán)禁超載；對(duì)吊車梁上的裂縫、開洞，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)加固；變形的桿件修復(fù)或更換；建議將主副跨吊車桁架更換為實(shí)腹梁；對(duì)主副跨的制動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，將所有制動(dòng)桁架該換成制動(dòng)梁；改造制動(dòng)結(jié)構(gòu)與柱的聯(lián)接方式，使之傳力可靠；更換松動(dòng)、脫落的連接螺栓以及修復(fù)其他缺陷損傷。
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