重级钢构吊车梁的疲劳设计

重级钢构吊车梁的疲劳设计中国论文网-gF'Gv~)Ens]

何吉祥

+Xh5B m|-Y[D0

浙江远大钢构实业有限公司 浙江湖州 313223中国论文网'e#c1[w [

摘要：重级钢构吊车梁是工业厂房的一大关键部件，其在工业材料运输、工业机械装配等厂房生产运行中扮演着十分重要的角色。确保重级钢构吊车梁处中国论文网H(Yx(^ ui2^ |

于正常、可靠的工作状态是有效确保生产安全的必要前提，然而，一系列数据显示，目前我国重级钢构吊车梁常处于超负荷频繁运行状态，由此导致吊车梁出

/w aU~)s Y0

现疲劳损坏。为此，本文将针对重级钢构吊车梁的疲劳设计展开研究。

d4c8T/t@Q0

关键词：重级钢构；疲劳设计；吊车梁；破坏；裂缝中国论文网f5u!~mxO5J6gm#\&o

疲劳破坏并不是短期形成的，疲劳裂缝一旦产生，长期忽略则可能引中国论文网h
^M \9or6F-J0Q(K&t

起构架断裂，甚至产生更严重的结果。实行定时检查项目，开展维修加固，中国论文网f*\(D6@-G {
So[$?

从某种程度来说，能够有效规避裂缝危险，确保安全性。作为钢吊车梁金中国论文网ohSIQ*]F

属构件的一种，重级钢构吊车梁直接负载着压力，金属疲劳产生的可能性

i
@I-Y"iypp8[v0

较大。所以，在进行重级钢构吊车梁设计时，也同样要将其金属疲劳问题中国论文网)U1WI]R1O!r

考虑进去。尽可能地减少其产生疲劳破坏的风险，还要对其开展定期检查

M5~Pc2H2O?0

和维修加固，确保生产万无一失。中国论文网X2z][/jO'{|d

1 重级钢构吊车梁的疲劳破坏原因研究

{,c/iy%O;J3o yV0

1.1 应力幅的差别中国论文网2~OQF%Yx(yRZ

重级钢构吊车梁性能状况，及所能产生的疲劳抵抗力等，与应力幅的

m \7GK~t#}*dC5x0

大小、发生频率息息相关。依据《钢结构设计规范》，应力幅可进行具体核中国论文网wO2ud$T(y }

算，但由于仅局限在步骤方面，因此其计算结果并不可靠。还需要考虑到：中国论文网)Sb[-LUo

吊车梁竖向剪应力作用、吊车梁加劲助与上翼缘连接不好导致腹板上部的中国论文网k`-t4V*}\:D ]b

高应力区出现、吊车梁上翼缘局部扭转产生的附加弯曲应力作用、吊车梁中国论文网fQ4CB:{ ]0h

受弯扭等联合作用、燥缝残余拉应力的作用、施工过程中焊缝质量问题以

1yj]i Q9VW0

及轮压的取用情况等因素。中国论文网6?'S)Mnu

1.2 受力分析不全面

3},yaI;K!W0

在进行重级钢构吊车梁受力具体分析时，主要关注其受力荷载、起重

4hOr#Kq1p%SEt_z V0

荷载、强度、刚度等要素，并对这些要素进行计算。通常情况下，计算完

:@m6V,Zm2E4j#F/~d @i0

成或留有余地则意味着安全，但从实际状况来看，由于吊车梁设计时计算

R[2b-Dj7Wz;]8P _0

次数较多,且板件相对较薄，一旦吊车起重荷载产生一点偏差，将会直接引中国论文网o(m5^x(iQ1d

起其上翼缘、腹板等的应力幅数值的变动。在实际铺设过程中，是无法确中国论文网x-oE%gW

保百分百精确的。铺设的轨道，总会存在一点误差，不可能完全沿着直线中国论文网[8Fe(DiYO)c

操作。

+{/PJs _'?@B0

除此之外，依据《钢结构设计规范》(GB50(H7-2003)计算出来的吊车中国论文网3S2A3Q0w:K7e l+[|T
??

小车横向制动力数值，与实际测算数值并不一致。力学原理中,杠杆平面外

f6YrSu
\3|0

的力度更大，并具有强破坏性。这种力度会造成构件产生变形或破坏现象，中国论文网+|9D[s)q6};h

会影响初期设计时的判断。进一步影响理论模型的设计，加大其与实际落

gP+w1L^4WO @0

实的差距。因此，也要关注水平制动力产生的附加应力存在的破坏性。

d cVLv$x)Z;{O0

2 钢吊车梁的加固策略

@V's
K
b0u^6|0

重级钢构吊车梁的安全保障是十分重要的工作。在实际操作过程中，中国论文网cOW?T7U4~E G

要开展定时监控,及时了解应用状况，同时采取加固、维修、及时更换等方

a"l.sINg0

法确保其安全。中国论文网&tf P3q:ayV$B G

2.1 改变计算简图的加固方式中国论文网3UkBI.__r gw

(1)通常设计中，采用的是简支形式。在实际操作时，可以通过在梁的

2r%g:^|h;R0

上、下翼缘处焊接相同厚度的板来提升整体。这种方式，会缩减跨中的弯中国论文网$\ x$O[{4P'ln4x

距，相反，会造成端部弯距。从其原理来看，它通过在支座处设置较简支

3P4obr{"vO c0

梁形式大的荷载,增强其负荷承载力，形式改变后，需要对其实际柱子强度、中国论文网n)H3o{P|c-A`

基础强度等进行重新核算，除此之外，其对实际施工操作也提出了更高要中国论文网7QCM)oj}'g S

求。中国论文网,U7i
{:i&y[9z E6Sj6A6E

(2)借助斜撑实现加固。采用斜撑加固，能够促进跨中弯距的缩减,能产中国论文网.H i(T7Z"f2h+Q

生较好的辅助作用，这种方式，实现了中心力的新转移。中国论文网z.i$}q5@M7HPS

(3)增加钢柱，缩减跨度，从而起到加固效果。

cWk-\ROl }L K0

(4)将垂直拉应力拉杆与吊车梁进行连接，通过增加垂直预应力，产生

`C HM5zPQ.ks\0

加固作用。实际操作中，当梁刚性强度不够时，这种方法使用较多。

-gWN]h!]P0

(5)设置新的支撑点，能够有效减小吊车梁的承受力度，采用拉杆，能

P0Dll|W+['{+S0

够节省钢材，这一方式与第二种方式有异曲同工之妙。中国论文网K$P%M"H$s+K)A

(6)设置新的受力点,重新支配吊车梁的承受力度，减少受力。通过进行中国论文网4zA]/du Dp

内部弯距较大点与较小点之间的转移，能够让受力点更加均衡。转移形式中国论文网7@0_T Hp4|h;M

多样，跨中可以转移到跨端,跨中也可以转移到其他支撑点。这些方式的使

Y)P#|@g&jB0])^-im0

用，减少了次生力,例如，可减少吊车梁的平面外受力，能帮助吊车梁维持

9F[@C*z}0

内部力度平衡。中国论文网d|oZ
v/F:Im6C

(7)通过在吊车梁底部增加杆件,减小其承受力。杆件的作用，不仅可以

F\ CNh^ s0

分摊承受力，而且可以帮助力进行转移，跨中可以转移到跨端，跨中也可

u*z
I8A+X1KI0

以转移到其他支撑点。中国论文网,fAWUY

(8)关注国家预应力加固措施，结合实际状况考虑其实施。中国论文网C_!F*O#?a"Fq

2.2 加强截面

VK{7`lC!Ff0

当前设计使用的吊车梁，板件设计相对较薄,因此，可在此方面入手，

![L)L)I8pLn fB0

进行改善。通过在上下翼缘上增设板件，来增加其厚度。方式具有多样化，

~'z3p{J-m+p0

水平、垂直、斜向都可以产生一定的帮助。如果吊车梁钢材允许煙接,还可中国论文网4Z(y/YP_a1qL5y

以借助翼缘爆接形式进行加固,如果钢材不允许择接,则可以借助重铆水平中国论文网6J5c@#GH;k

板，来进行加固。腹板过薄,则会引起抗剪不足,这种状况下则可以间隔采用

9M7]D8Uc0

增设同厚度的垂直板来解决。中国论文网D.? `+~N/s

2.3 采用专用张拉装置及推力装置加固中国论文网Ci`z;PhP

条件允许的情况下，还可以利用专用张拉机械设备来进行加固。这一中国论文网6u2b^O*|6\a#q

装置通过向吊车梁的受拉下翼缘施加一个预应力，从而减少内负荷承受力。中国论文网f3G$F6Y7jA,\zsoK

与此同时，在多跨钢吊车梁状况下，可采用推力装置通过施加预应力，从

a0STD4z~u+k!i0

而实现加固效果。这两种方法从操作来看，具有明显的便捷性。

h8{5v,b
v2Wa0

2.3 裂缝的修复

2AQ(vjnH,s:~0

（1）针对裂缝的修复需要采取堵焊的方法。同时，也可以通过盖板附

.v3f0j1n9[`Y~p0

加进行修复。进行堵焊操作步骤如下：

Cm({b@0T9DX0

（2）对于裂缝板面进行有效清洁，通过把上面的浮锈与板面所附灰尘中国论文网"^#\+PQ(} wj/^

清洁完全，实现钢材金属板面的光亮洁净。中国论文网vM
O2}U0ER3O4~o

（3）采用碳弧气刨、砂轮以及风铲等制作工具，在裂缝边上制作出符中国论文网D$B)c;Y hC;gi
V

合《气焊、手工电弧焊与气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》的实际

8y0oO?3hW n3G,Yw0

要求、可以直接到达纹端的坡口止裂孔。运用碳弧气刨生产制作的坡口上中国论文网b f+L"YD

附着的渗碳层可以通过砂轮磨去。中国论文网%R[#^7Oj

（4）预热制作，裂缝进行修复过程中，全部焊接需要持续保持恒定的中国论文网I9UJ7U[$q?

修改温度，一般为金属加热控制在100-150 度。

i%tH!qN/MA4O{0

（5）在 焊接过程中，需要运用同整体钢结构相符合的低氢焊条与超中国论文网7FT8l
s+~2n

低氢焊条加以焊接，最好采用比较小的直径焊条进行焊接，在焊接方法上

4Q1{u:V_i@'U0

也尽量运用多段多层形式逆向焊接方法，焊接完毕之后加以锤击。

@!vK0B{(EV0

（6）依照严格的设计需要进行焊接修复裂缝的质量检验。

5H0@d4z1W-p5J0

（7）实现吊车梁的破损堵焊完以后，需要把接口地方进行磨平整齐，

z7kJ7b`}7zG kt0

从而让焊接处同连接部件持平，摩擦痕迹线在一定方向上大概垂直于裂缝

2P0^
ybH%O0

破损切线。中国论文网9Dz6o;k}-v

（8）退火完成。在整个焊接完成之后，需要即刻进行退火处理。中国论文网k)S Cv K0[T"v9H@1z+u

2.4 吊车梁的维护中国论文网8n})X-`H#u^LY

（1）控制吊车负荷值,当吊车发生初期萎形时，要及时进行修顿调整,

4?5{m([{-IWmDy0

不随意进行焊接操作。中国论文网x \!NN CCIj

（2）开展定期检查项目。定期对轨道螺栓、轨距、接头等进行检查，

-{"C Tm:NX-jtPp`0

发现松动、不良状况时及时调整，当偏心大于10mm 时,则要注意在柱头调

l M~jAtJ0

整吊车梁。

;oL6|0Jc+N!u0

（3）对吊车梁轨道开展定期检查，关注啃轨状况的发生。对于有焊缝

}k9v P.B:|lR0

的部件，例如吊车梁上、下翼缘与腹板的连接焊缝、其加劲助与腹板及上、中国论文网9_+uQQv$CK*HD

下翼缘的连接焊缝等等，要注意及时检查，及时采取措施，规避安全隐患。

']nkbE-RK0

（4）除此之外，还要定期检查已采取裂缝加固的吊车梁的安全状况。中国论文网A'dA+a1B)J

结语中国论文网(eI"S Wq7^.\m A

经济与科技水平的提升，给企业发展带来了更多的发挥空间。21 世纪

K5DUIl#[s.Cr0

以后，企业在机械设备上的投入越来越多，生产越来越频繁，这样一来，中国论文网;v T$O9q[

势必会造成厂房负载的增加。很多时候，吊车梁设计与实际设置都存在一

[8h7V;]$P4_ iGz3R0

定的误差，这种状况下，极易引起疲劳裂缝的出现。为了更好地满足现下

$Kre|&h0z5y/P5Cf0

及未来经济发展需求，以重级钢构吊车梁为对象，对其疲劳设计及加固策

-v\0JY F0

略展开详细探讨。既要对工业厂房开展实际勘察，也要为疲劳裂纹发生状中国论文网:Z-q;}U*@(L+Jo;R:SVI

况提供加固修复方法，通过开展实际探讨，为安全提供更好的保障。

Z9|`-w&c,R`n/XP0

参考文献：

Gs v XR0

[1]邢占清.重级钢构吊车梁的疲劳设计与加固策略研究[D].北京建筑大中国论文网4wF.|,{[S/?

学,2014.

.Z9m5QM7c;V0

[2]唐潮,王连文.带有大吨位吊车的重型钢结构工业厂房设计[J].钢结中国论文网 ?R!Y8M%yR8W kj%O

构,2010（09）:40-43.中国论文网w4U%S ` h)t$y

[3]潘春宇,童乐为.钢吊车梁疲劳设计可靠指标及分项系数研究[J].建筑

/I'x[X+a)T \H,E }-N_0

结构学报,2016（7）:82-88.

FW8m!j`!Gq0H0