搖臂式桅桿起重機其吊桿危險截面位置的計算確定及檢驗

1、搖臂式桅桿起重機其吊桿危險截面位置的計算確定 及檢驗在大型建筑安裝工地的大型工業(yè)設(shè)備安裝工程中， 桅桿起重 機是經(jīng)常使用的吊裝工具。 桅桿的安全是整個吊裝工程安全的關(guān) 鍵。為確保桅桿的安全，首先要找到桅桿危險截面的正確位置， 然后有針對性地對該危險截面及其附近加強檢驗及監(jiān)控， 必要時 在桅桿危險截面及其附近采取加強其強度和剛度等相應(yīng)措施， 確 保桅桿起重機吊裝安全！桅桿起重機俗稱桅桿， 金屬桅桿可分為金屬管式桅桿和桁架 式（格構(gòu)式）桅桿，按桅桿的結(jié)構(gòu)組成分為兩大類，一類是獨桿 式桅桿起重機， 另一類是搖臂式桅桿起重機， 也稱回轉(zhuǎn)式桅桿起 重機。下圖是搖臂式桅桿起重機的簡圖。 搖臂式桅桿起重機主

2、要由主桅桿、副桅桿（吊桿）、變幅滑 輪組、起重滑輪組和纜風(fēng)繩等組成。 搖臂式桅桿起重機可以變幅， 也可以繞主桅桿軸線回轉(zhuǎn)，但難以實現(xiàn) 360回轉(zhuǎn)。因此，搖臂 式桅桿起重機既能垂直起吊重物， 又可以在一定范圍內(nèi)將重物在 空中水平移動， 因而它比其他類型桅桿起重機更實用， 應(yīng)用更廣 泛！搖臂式桅桿起重機的主桅桿和副桅桿 （吊桿） 大多為桁架式格構(gòu)式）結(jié)構(gòu)，主要由四根主肢、若干橫綴條和斜綴條焊接而 成，主肢和綴條一般使用角鋼，也有使用其他型鋼的，如槽鋼或 無縫鋼管等。 桁架式（格構(gòu)式）的搖臂式桅桿起重機迎風(fēng)面積小， 受到的風(fēng)阻力小， 起重能力很大， 可以起吊幾十噸甚至幾百噸的 重物。與主桅桿相比，

3、傾斜一定角度的吊桿的受力更復(fù)雜， 受到的 作用力也更多！比如，吊桿受自重彎矩和偏心彎矩的作用，而主 桅桿沒有。所以，相比主桅桿，更應(yīng)該注意吊桿的安全！下面對搖臂式桅桿起重機的吊桿進行受力分析， 并建立數(shù)學(xué) 模型進行計算，從而確定其危險截面的準確位置。搖臂式桅桿起重機其吊桿主要受 5個作用力， 1是其自重產(chǎn) 生的作用力， 2 是重物通過起重滑輪組對其產(chǎn)生的垂直向下作用 力， 3是變幅滑輪組對其產(chǎn)生的作用力， 4 是下端鉸點對其產(chǎn)生 的作用力， 5 是起重滑輪組的跑繩對其產(chǎn)生的軸向力。再對上述 5 個作用力進行綜合分析， 搖臂式桅桿起重機其吊 桿最主要受到的作用力是其自重分力q （產(chǎn)生自重彎矩）和

4、頂部受到的偏心彎矩 Me。偏心彎矩使桅桿上面（兩主肢角鋼）受拉，下面（兩主肢角 鋼）受壓；相反，自重彎矩則使桅桿上面受壓，下面受拉。下面用桅桿受力簡圖及彎矩圖對桅桿的受力情況進行具體 分析，并建立數(shù)學(xué)模型對桅桿危險截面的位置進行精確計算。吊裝狀態(tài)下桅桿的受力簡圖如下圖 1。 以吊桿底部為坐標原點，吊桿為 X 軸。在偏心彎矩作用下吊桿的彎矩方程為 :Me(x)=Me.x/L(O xw L) ( 1)在自重彎矩作用下，吊桿的彎矩方程為 :Mq(x)=qLx/2- qx2/2(0 wxwL)( 2)(2) - (1)得兩力矩疊加后的彎矩方程為 :M(x)= qLx/2-qx2/2- Me.x/L (

5、0 wxwL) ( 3)由( 1 )、( 2)和( 3)方程式，可得出如下彎矩圖(圖2、圖 3 和圖 4)：對 M(x) 求一階導(dǎo)數(shù)，得：M(x)= qL/2 -qx/2- Me/L令 M(x)=0 ，得 x=L-2Me/( Lq)即最大彎矩的位置距離吊桿底部的尺寸為 L-2Me/(Lq)， 那么吊桿的危險截面位置也在此處。以下是兩個大型安裝工程工地使用搖臂式桅桿起重機 (格構(gòu) 式)吊裝大型設(shè)備時， 吊桿危險截面位置的計算及實際觀察與測 量。某工地吊裝大型鍋爐最重一組鋼架時， 吊桿危險截面位置的 計算及實際觀察與測量。 吊裝鋼架用的是搖臂式桅桿起重機， 其 主要參數(shù)如下：主桅桿高 H=56m

6、副桅桿(吊桿)長 L=46m吊桿自重 G=10t吊桿與地面夾角6 =65.33 (吊桿最大幅度19.20米時)偏心距 e=55cm。最重一組鋼架(含兩根柱子)重Q=34t。計算載荷為 :Q 計=K1(K2Q+p)=1.1 X (1.1 X 34+1.5)=42.79tK1不均勻系數(shù)，取1.1K2動載系數(shù)，取1.1p吊具重1.5t用 H50X 5D 滑輪組，跑繩經(jīng)過兩個導(dǎo)向輪。 跑繩拉力為：S= Q計.(E-1) .En/(Ez-1)=42.79X(1.04 -1) X1.0412/(1.0410-1)=5.71t公式中：E=1.04n=5X 2+2=12z=5X 2=10所以偏心彎矩：Me=(

7、 Q 計.sin 6 +S).e=24.53t.m而 q =G.cos 6 /L=0.09t.m 危險截面位置到吊桿底部的距離為：x=L-2Me/ ( Lq)=46-2X 24.53/ （46X 0.09 ）=34m當(dāng)時，經(jīng)觀察和測量，吊桿此處的變形量是最大的，也即吊 桿的危險截面確在此處。下面是另一工地吊裝大型容器（罐體）時，吊桿危險截面位 置的計算及實際觀察與測量。因大型流動式起重機無法到達施工現(xiàn)場， 而且容器的基礎(chǔ)很 高，因此吊裝該大型容器 （罐體）用的也是搖臂式桅桿起重機 （格 構(gòu)式），其主要參數(shù)如下：主桅桿高 H=44m副桅桿（吊桿）長 L=33m吊桿自重 G=7.5t吊桿與地面夾角

8、e =62（此時桅桿起重機的幅度為15.48米）偏心距 e=55cm。容器重 Q=40t。計算載荷為 :Q 計=K1（K2Q+p）=1.1X（1.1 X40+1.5）=50.05tK1不均勻系數(shù)，取1.1K2動載系數(shù)，取1.1p吊具重1.5t用 H50X 5D 滑輪組，跑繩經(jīng)過兩個導(dǎo)向輪。跑繩拉力為：S= Q計.(E-1) .En/(Ez-1)=50.05 X (1.04 -1) X 1.0412/(1.0410 -1)=6.68t所以偏心彎矩：Me=( Q 計.sin 6 +S).e=27.90t.m而 q =G.cos 6 /L=0.11t.m危險截面位置到吊桿底部的距離為：x=L-2Me

9、/( Lq)=33-2X27.90/ (33X0.11 ) =17.6m。當(dāng)時，經(jīng)觀察和測量，吊桿此處的變形量是最大的，也即吊 桿的危險截面確在此處。經(jīng)過上述分析、計算及實踐，得出正確結(jié)論：一、搖臂式桅桿起重機其吊桿危險截面的位置在x=L-2Me/(Lq)處；二、危險截面位置因使用工況不同而變化，不是固定的。確定了搖臂式桅桿起重機其吊桿危險截面的位置之后， 就可 以針對該位置及其附近加強監(jiān)控，加強安全檢驗。檢驗的重點是查看危險截面位置及其附近的主肢 (角鋼) 和 綴條的表面是否有油漆裂開或脫落的情況， 是否存在塑性變形情 況；主肢與主肢之間以及主肢與綴條之間的連接焊縫是否有裂 紋；還有，連接螺栓是否有松動、是否有塑性變形等情況。必要 時，對危險截面位置及其附近進行無損探傷檢驗。上述針對危險截面的檢驗， 檢驗前需經(jīng)過受力分析、 經(jīng)過計 算，確定危險截面的位置。雖然其過程耗時耗精力，但這種針對 特定部位、危險部位、有重點的檢驗，更有效果、更有效率，更 能達到檢驗的目的 - 保障安全！建筑安裝工地的起重機， 尤其桅桿起重機與其他起重機相比 有它的特點： 在一個工地用完后會轉(zhuǎn)移到另一個工地使用， 而起 重機在每個工地的使用工況都不一樣， 受力情況和危險截面