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隨著煉鋼廠生產(chǎn)的發(fā)展，煉鋼廠主副跨內(nèi)的吊車(chē)不斷加大。原主跨內(nèi)的吊車(chē)*大為50t，副跨內(nèi)的吊車(chē)*大為30t，現(xiàn)在分別增加到75t和50t，吊車(chē)運(yùn)行的頻繁程度也有大幅度的增加。目前，這些吊車(chē)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(chē)荷載條件下吊車(chē)梁的實(shí)際應(yīng)力水平和受吊車(chē)荷載作用的頻繁程度，進(jìn)而對(duì)吊車(chē)梁系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，有必要對(duì)吊車(chē)主梁進(jìn)行實(shí)際應(yīng)力測(cè)試。

吊車(chē)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(chē)梁系統(tǒng)均采用鋼結(jié)構(gòu)，*早建造的吊車(chē)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(chē)梁均采為焊接實(shí)腹梁（如圖2）。

 

吊車(chē)梁系統(tǒng)損傷情況

吊車(chē)梁系統(tǒng)缺陷損傷主要有以下幾個(gè)問(wèn)題

1.吊車(chē)梁腹板和吊車(chē)桁架支座節(jié)點(diǎn)板被人為切割開(kāi)洞。

2.吊車(chē)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(kāi)

5.制動(dòng)桁架桿件斷，連接螺栓松動(dòng)

6.吊車(chē)梁上翼緣與柱的連接斷開(kāi)

7.相鄰吊車(chē)梁之間的連接螺栓脫落或松動(dòng)

8.斜撐桿與吊車(chē)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(chē)增載、頻繁運(yùn)行有關(guān)，這些都是重級(jí)工作制吊車(chē)梁常見(jiàn)的疲勞問(wèn)題。

吊車(chē)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(chē)經(jīng)過(guò)了多次更換和增載，為了了解現(xiàn)有吊車(chē)荷載條件下吊車(chē)梁的實(shí)際應(yīng)力水平和受吊車(chē)荷載作用的頻繁程度，對(duì)吊車(chē)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(chē)桁架和副跨E列20-22線12米跨度的吊車(chē)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(chē)加載，主跨為75/20t吊車(chē)，吊重為一滿(mǎn)罐鋼水；副跨為50/10t吊車(chē)，吊重為空罐，里面沒(méi)有鋼水。吊車(chē)吊起吊重緊靠測(cè)試梁，在測(cè)試梁上通過(guò)，對(duì)測(cè)試梁進(jìn)行測(cè)試。

表1 吊車(chē)桁架桿實(shí)測(cè)應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力比較

 

實(shí)測(cè)應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力的對(duì)比見(jiàn)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(shuō)明可以按照現(xiàn)有的吊車(chē)資料對(duì)吊車(chē)桁架的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算。

驗(yàn)算吊車(chē)桁架的承載能力時(shí)，實(shí)際上應(yīng)考慮多臺(tái)吊車(chē)的作用，吊車(chē)最不利位置、吊車(chē)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(chē)桁架和副跨12m的吊車(chē)桁架按增載后的吊車(chē)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(shuō)明主跨6m吊車(chē)桁架靜力承載能力能夠滿(mǎn)足要求，而副跨12m吊車(chē)桁架不滿(mǎn)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(shuō)明主跨吊車(chē)運(yùn)行非常繁重，屬于不安全因素。吊車(chē)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(chē)桁架應(yīng)力幅實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

 

吊車(chē)梁靜力與疲勞性能評(píng)估

在主副跨吊車(chē)桁架應(yīng)力實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)吊車(chē)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(chē)梁本體滿(mǎn)足要求；副跨吊車(chē)梁本體在目前生產(chǎn)條件不超過(guò)30t的吊重情況下也滿(mǎn)足要求，但在吊車(chē)額定起重量50t的情況下，就不滿(mǎn)足要求。

評(píng)價(jià)吊車(chē)梁或吊車(chē)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(méi)有合適的驗(yàn)算方法，必須從實(shí)際的疲勞損傷來(lái)考慮疲勞性能。

該廠*早的吊車(chē)梁和吊車(chē)桁架已經(jīng)接近其50年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。吊車(chē)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(chē)梁系統(tǒng)進(jìn)行全面的治理，包括加固、改造、更換等。

通過(guò)本次測(cè)試，可以準(zhǔn)確了解主副跨吊車(chē)梁和吊車(chē)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(mǎn)足要求。因此，吊車(chē)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(chē)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(kāi)洞、桿件變形、構(gòu)件斷裂、與柱子連接斷開(kāi)、螺栓脫落等，直接影響吊車(chē)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(wèn)題的薄弱環(huán)節(jié)。

吊車(chē)桁架動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果表明，主副跨的吊車(chē)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(chē)桁架在吊車(chē)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(mǎn)足要求。

針對(duì)以上結(jié)論，提出處理意見(jiàn)；對(duì)吊車(chē)梁系統(tǒng)首先應(yīng)控制吊重，嚴(yán)禁超載；對(duì)吊車(chē)梁上的裂縫、開(kāi)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(chē)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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