門式起重機(jī)有效懸臂靜撓度的檢測(cè)分析

唐煒祺 上海鐵路局科研所

1 引言

對(duì)門式起重機(jī)有效懸臂靜剛度的測(cè)定，目前許多檢測(cè)部門采用的方法是在有效懸臂處定出測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，用經(jīng)緯儀或水準(zhǔn)儀定出標(biāo)高，然后將小車或電動(dòng)葫蘆運(yùn)行至有效懸臂處，起吊額定起重量，此時(shí)觀察測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高差，這個(gè)差值就被定為是主梁在有效懸臂處的處置靜撓度。從表面來(lái)看，這種測(cè)定方法沒(méi)什么問(wèn)題，但從理論上分析和在安慶北站20 t/10 tU型門式起重機(jī)的實(shí)測(cè)操作來(lái)分析，發(fā)現(xiàn)該方法存在欠妥之處。

2 靜撓度

彎曲變形時(shí)橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，用y表示。簡(jiǎn)言之就是指梁、桁架等受彎構(gòu)件在荷載作用下的最大變形，通常指豎向方向y軸的，即構(gòu)件的豎向變形。而靜撓度即指在靜力載荷下的撓度，也就是不隨時(shí)間發(fā)生變化的載荷下產(chǎn)生的撓度。

3 關(guān)于門式起重機(jī)有效懸臂靜撓度的相關(guān)規(guī)定

為了檢測(cè)起重機(jī)的靜態(tài)剛性，在GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定“自行式小車（或電動(dòng)葫蘆）位于橋架主梁有效懸臂長(zhǎng)度時(shí)，由額定起升載荷及小車（或電動(dòng)葫蘆）自重載荷在該處產(chǎn)生的靜撓度f(wàn)1與有效懸臂長(zhǎng)度L1的關(guān)系，推薦為f1≤L1/350。 ”

在JB/ZQ8002-89《通用門式起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》的考核項(xiàng)目及指標(biāo)中，跨度中點(diǎn)下?lián)隙?A3～A6 級(jí)≤S/800，A7、A8級(jí)≤S/1000，S為起重機(jī)跨度。有效懸臂處下?lián)隙取躄1（ 或L2）/350，L1、L2為左右端有效懸臂長(zhǎng)度。

4 關(guān)于安慶北站20 t/10 tU型門式起重機(jī)靜剛度檢測(cè)分析

4.1 當(dāng)?shù)匕踩珯z測(cè)機(jī)構(gòu)的第一次靜剛度檢測(cè)及結(jié)論

安慶北站20 t/10 tU型門式起重機(jī)跨度S=22 m，有效懸臂長(zhǎng)Lc=6 m，工作級(jí)別為A5級(jí)，安裝完畢后，按照規(guī)定先由當(dāng)?shù)匕踩珯z測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。他們按照本文引言中提到的常規(guī)測(cè)量方法，測(cè)得主梁有效懸臂處的垂直變位為20mm，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，主梁有效懸臂處的垂直靜撓度應(yīng)≤Lc/350=6000/350=17.1mm，因此判定該起重機(jī)的主梁質(zhì)量為不合格產(chǎn)品。

4.2 復(fù)檢時(shí)的靜撓度檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析

在當(dāng)?shù)匕踩珯z測(cè)機(jī)構(gòu)的參與和使用單位有關(guān)人員的監(jiān)督下，我們使用同樣的測(cè)量方法對(duì)該機(jī)主梁的靜態(tài)剛性進(jìn)行了復(fù)檢。為了全面觀察起重機(jī)主梁的變形，在起重機(jī)主梁上布置了如圖1所示的A、B、C三個(gè)測(cè)點(diǎn)（A為有效懸臂處、B、C為主梁的支腿連接處）。在A點(diǎn)加載額定載荷后，測(cè)得的結(jié)果為：C點(diǎn)上移1 mm，B點(diǎn)下移 7 mm，A點(diǎn)下移 20 mm（ 見圖 2）。

圖2

圖1

通過(guò)分析測(cè)得的結(jié)果，我們認(rèn)為：C點(diǎn)上移1 mm是因?yàn)锳點(diǎn)加載后受杠桿作用的影響C點(diǎn)會(huì)減載，而C點(diǎn)減載是由于大車軌道下彈性墊板及支腿的彈性變形所至；B點(diǎn)下移7 mm是因?yàn)锳點(diǎn)加載后，B點(diǎn)相應(yīng)地增加了下壓力，由此產(chǎn)生了B點(diǎn)所在位置支腿的垂直變形及大車軌道下彈性墊板的壓縮變形，加載變形后的主梁如圖2中A，B，C，的連線。從上圖可以看出，假定主梁AC是個(gè)剛體，由于B、C兩支座的位移，則應(yīng)引起A點(diǎn)位移到A″處，從而可以看出A′A″才是該有效懸臂真正的靜撓度。設(shè)AA″=△，因?yàn)?C′EB′和 C′DA″是兩個(gè)相似三角形，可以成立等式：

所以△=9.2（ mm）

這樣A點(diǎn)的垂直靜撓度（即主梁在有效懸臂處的垂直靜撓度）應(yīng)為10.8mm小于Lc/350=6000/350=17.1 mm，因此認(rèn)為該起重機(jī)的靜態(tài)剛性是符合相關(guān)規(guī)定的。對(duì)此復(fù)檢結(jié)果，當(dāng)?shù)匕踩珯z測(cè)部門和使用單位均沒(méi)有提出異議。

5 結(jié)論

標(biāo)準(zhǔn)中明確指出，所進(jìn)行的結(jié)構(gòu)垂直靜撓度的測(cè)量和控制是對(duì)主梁，而不是對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)而言，但現(xiàn)在許多單位所用的有效懸臂靜撓度的測(cè)量方法測(cè)出的數(shù)據(jù)，不僅包括有效懸臂靜撓度的變形，還包括了起重機(jī)支腿變形的影響，是主梁有效懸臂處的垂直總變值，并不是主梁有效懸臂的垂直靜撓度。若不加以區(qū)分，全都作為靜撓度變形處理，是不準(zhǔn)確的，容易發(fā)生錯(cuò)誤判斷。

因此，測(cè)量主梁有效懸臂處的垂直撓度時(shí)，應(yīng)注意測(cè)量支腿頂部的垂直變形量，再通過(guò)有關(guān)計(jì)算消除支腿變形對(duì)有效懸臂靜撓度的影響，然后才能與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的理論值進(jìn)行比較，從而正確判定主梁鋼結(jié)構(gòu)懸臂的靜態(tài)剛性。