淺析橋式起重機(jī)主梁變形及修復(fù)方法

屈湘贛

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411204）

起重機(jī)已經(jīng)成為建筑工地、港口貨運(yùn)中重要的搬運(yùn)設(shè)備，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，起重機(jī)可能會(huì)長(zhǎng)期受到交變載荷的作用，這就使得主梁可能受到疲勞失效，引發(fā)永久局部形變，增加了起重機(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，無法保障起重機(jī)使用的可靠性。因此，當(dāng)起重機(jī)變形后，要采取修復(fù)措施，使起重機(jī)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，滿足工程基本需求。

1 主梁變形原因

1.1 主梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力

橋式起重機(jī)主梁多數(shù)都是金屬構(gòu)件，針對(duì)強(qiáng)制組裝，金屬容易發(fā)生變形，這會(huì)導(dǎo)致橋式起重機(jī)主梁機(jī)構(gòu)內(nèi)部會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力，橋式起重機(jī)在應(yīng)用期間，主梁長(zhǎng)期受內(nèi)力影響，進(jìn)而發(fā)生變形。焊接制造期間，加工工藝可能會(huì)導(dǎo)致主梁結(jié)構(gòu)形成內(nèi)力，從以往研究經(jīng)驗(yàn)來看，加工工藝不良，橋式起重機(jī)主梁各個(gè)部位都會(huì)出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，橋式起重機(jī)承受一定荷載后，主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的應(yīng)力會(huì)相互疊加，這會(huì)導(dǎo)致主梁結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形，進(jìn)而對(duì)橋式起重機(jī)的性能以及后期應(yīng)用造成不良影響。除此之外，長(zhǎng)期應(yīng)用期間，橋式起重機(jī)主梁一直都承受較大荷載，長(zhǎng)期以往，內(nèi)部殘余應(yīng)力會(huì)不斷朝著均勻方向發(fā)展，最終將會(huì)消失，但是，在進(jìn)行維修時(shí)，維修作業(yè)開展會(huì)受變形影響，會(huì)導(dǎo)致原應(yīng)力平衡被破壞，進(jìn)而產(chǎn)生主梁變形風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。

1.2 使用不當(dāng)引發(fā)的變形

在工作過程中，出現(xiàn)超載等不規(guī)范作業(yè)的現(xiàn)象也極易引發(fā)主梁的永久性變形，導(dǎo)致安全事故。在維修過程中，維修人員如果不夠?qū)I(yè)，維修前沒有制定合適的維修方案，在主梁上直接進(jìn)行焊接和氣割等維修處理時(shí)，就會(huì)造成橋式起重機(jī)主梁下?lián)献冃危档蜆蚴狡鹬貦C(jī)的作業(yè)效率和安全穩(wěn)定性能。

1.3 維修應(yīng)用不合理

對(duì)于橋式起重機(jī)來說，其在長(zhǎng)期應(yīng)用過程中，性能和質(zhì)量會(huì)受到各種不同因素影響，因此，要對(duì)其進(jìn)行維修，維修作業(yè)要在專業(yè)人士的指導(dǎo)下完成，若維修人員沒有掌握主梁金屬結(jié)構(gòu)件和變形的具體規(guī)律，維修期間未針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件發(fā)生的變形情況采取合理措施進(jìn)行控制，在對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接、氣割維修處理時(shí)，會(huì)導(dǎo)致橋式起重機(jī)主梁下?lián)习l(fā)生嚴(yán)重變形問題。在生產(chǎn)橋式起重機(jī)時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度荷載計(jì)算要依據(jù)額定起重量進(jìn)行，但是，經(jīng)常會(huì)忽視超工作級(jí)別作業(yè)、超載、拖拉重物等不規(guī)范狀況，而橋式起重機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷和滿負(fù)荷狀態(tài)，這會(huì)導(dǎo)致橋式起重機(jī)主梁發(fā)生嚴(yán)重變形問題，這會(huì)降低橋式起重機(jī)的安全、效率。

1.4 環(huán)境溫度不適宜

起重機(jī)長(zhǎng)期工作在高溫輻射的環(huán)境下，就會(huì)使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)溫度應(yīng)力，使得上下蓋的受熱程度不均勻，進(jìn)而引發(fā)主梁塑性變形，減少橋式起重機(jī)的使用壽命。

2 主梁修復(fù)方法

2.1 火焰矯正

火焰矯正的方式主要是通過物理原理對(duì)起重機(jī)主梁變形進(jìn)行修復(fù)，在對(duì)火焰矯正法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要工作人員注意的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。

控制加熱溫度，具體加熱要將溫度控制在700～800℃，采用該溫度加熱，工作人員對(duì)鋼板情況進(jìn)行觀察，鋼板會(huì)呈現(xiàn)桃紅色，控制好加熱溫度，能夠避免由于溫度加熱不合理而會(huì)引起各種問題。在該狀態(tài)下，金屬屈服極限值會(huì)逐漸朝著0方向發(fā)展，金屬材料為熱碳鋼結(jié)構(gòu)，矯正狀態(tài)理想，能夠達(dá)到修復(fù)變形的最終目的。

在對(duì)主梁變形進(jìn)行矯正期間，為了最大程度地降低腹板中波浪度，應(yīng)將隔板處作為加熱點(diǎn)。針對(duì)主梁中存在的危險(xiǎn)截面，要適當(dāng)避開加熱點(diǎn)。進(jìn)行矯正后，要適當(dāng)加大烤點(diǎn)處應(yīng)力，適當(dāng)加大危險(xiǎn)截面自身負(fù)荷應(yīng)力，如果沒有做好上述作業(yè)，會(huì)導(dǎo)致矯正變形達(dá)不到規(guī)范要求現(xiàn)象。

修復(fù)主梁變形期間，對(duì)于同一位置，不得重復(fù)加熱，這主要是因?yàn)?，重?fù)加熱同一位置，會(huì)導(dǎo)致金屬金相組織遭受破壞，影響最終矯正效果。

完成主梁矯正后，要對(duì)主梁進(jìn)行加固處理。經(jīng)過矯正處理后的主梁，主梁中還會(huì)存在較大應(yīng)力，同時(shí)，主梁應(yīng)用年限長(zhǎng)，主梁金屬結(jié)構(gòu)疲勞度會(huì)加大，導(dǎo)致其剛性不合理。一般來說，如果沒有加固主梁，不僅會(huì)對(duì)主梁矯正效果造成不良影響，而且也會(huì)加重變形。進(jìn)行加固作業(yè)，要將槽鋼放到主梁跨度內(nèi)下鋼板兩側(cè)，將其作為腹板，然后，覆蓋一層下蓋板，增加主梁斷面。

2.2 預(yù)應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力法就是修復(fù)主梁下?lián)?，在?shí)際修復(fù)期間，要將主梁下蓋板邊角處配制固定支座，利用預(yù)應(yīng)力，使采用的鋼絲繩有一定張拉作用，經(jīng)過彎矩作用，使主梁上拱能夠在一段時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。在主梁受到荷載作用后，此時(shí)，工作壓力的具體反向與鋼筋預(yù)應(yīng)力相反，兩種力會(huì)相互抵消，這也就加大了橋式起重機(jī)主梁在作業(yè)期間的承受負(fù)載。

需要相關(guān)工作人員特別注意的是，該方法在具體應(yīng)用時(shí)也存在一定缺點(diǎn)，主要適合應(yīng)用在拱度下?lián)闲拮鳂I(yè)中，修復(fù)后，整體美感性較差，因此，不適合應(yīng)用在對(duì)修復(fù)后外觀要求較高的橋式起重機(jī)中。

2.3 重復(fù)施焊法

對(duì)起重機(jī)主梁缺口的重復(fù)焊接也可以改變主梁的變形，改善主梁的彎曲度，當(dāng)主梁出現(xiàn)大的變形，可以從主梁下板及內(nèi)部選取合適位置實(shí)行重復(fù)施焊。重復(fù)施焊多次，使主梁的結(jié)構(gòu)性能增強(qiáng)，均勻主梁拱度的應(yīng)力，提升主梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。確保主梁能夠穩(wěn)定，主梁在起重機(jī)的設(shè)計(jì)上需要設(shè)計(jì)成兩旁彎曲的狀態(tài)，在采取重復(fù)施焊操作中可以根據(jù)情況改變焊接電流，保障重復(fù)焊接操作精準(zhǔn)性和可靠性。

3 實(shí)例分析

（1）某企業(yè)的一臺(tái)通用橋式起重機(jī)，跨度為30m,端梁為10m，起升高度為10m，工作級(jí)別為A6，其參數(shù)如表1所示，經(jīng)宏觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其主梁有變形，利用全站儀對(duì)主梁上拱度進(jìn)行測(cè)量。圖1為經(jīng)過測(cè)量各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)繪制出的拱度曲線。橫坐標(biāo)為水平距離，縱坐標(biāo)為拱度。

表1 起重機(jī)設(shè)備參數(shù)

圖1 主梁測(cè)量曲線

根據(jù)GB/t 14406-2011《通用門式起重機(jī)》中對(duì)主梁跨中上拱度允許值不應(yīng)小于0.7S/1000，主梁上拱度測(cè)量值為0.0170m,而其允許值為0.021，不符合要求，通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其工作環(huán)境為潮濕環(huán)境，通過與現(xiàn)場(chǎng)維修人員溝通，分析了該起重機(jī)主梁變形的原因?yàn)橹髁洪L(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，主梁存在內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致主梁向軌道側(cè)彎曲，產(chǎn)生了彎曲變形。

（2）維修方案的制定。通過對(duì)以往檢驗(yàn)的資料可以分析得出，本起重機(jī)出廠為合格狀態(tài)，說明起重機(jī)出廠并未出現(xiàn)主梁彎曲現(xiàn)象，通過針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境，由于變形較大，不易選取預(yù)應(yīng)力方法，由于火焰矯正法的施工周期較長(zhǎng)，而此臺(tái)設(shè)備目前正處于閑置狀態(tài)，有充分的制定施工方案和施工的時(shí)間，準(zhǔn)備選取火焰矯正法修復(fù)主梁變形?；鹧嫘迯?fù)的方法選取的溫度范圍為700～750℃。對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析得出，主梁薄壁大截面中的翼緣板與腹板發(fā)生了變形。對(duì)以上兩個(gè)位置進(jìn)行火焰矯正法，火焰僅矯正主腹板一側(cè)不平整位置，應(yīng)力釋放后會(huì)作用在主梁腹板不平整位置，主梁逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)。矯正后的主梁上拱度得到恢復(fù)，同時(shí)，可根據(jù)情況對(duì)其加固。選取槽鋼加焊在主梁下面。以保證主梁能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

起重機(jī)主梁變形后會(huì)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，增加使用風(fēng)險(xiǎn)，并加大安全事故發(fā)生概率。本文通過實(shí)際的檢驗(yàn)過程中遇到的問題，解決了橋式起重機(jī)自身的主梁變形會(huì)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，因此，今后要針對(duì)不同情況下的起重機(jī)主梁變形問題進(jìn)行研究，總結(jié)出更加高效、快捷、合理的修復(fù)方法，確保起重機(jī)使用中能夠更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。