隨著煉鋼廠生產(chǎn)的發(fā)展，煉鋼廠主副跨內(nèi)的吊車不斷加大。原主跨內(nèi)的吊車最大為50t，副跨內(nèi)的吊車最大為30t，現(xiàn)在分別增加到75t和50t，吊車運行的頻繁程度也有大幅度的增加。目前，這些吊車梁已出現(xiàn)裂縫、制動結(jié)構(gòu)斷裂、螺栓松動脫落等不同程度的損傷。為了了解現(xiàn)有吊車荷載條件下吊車梁的實際應(yīng)力水平和受吊車荷載作用的頻繁程度，進而對吊車梁系統(tǒng)的可靠性進行評估，有必要對吊車主梁進行實際應(yīng)力測試。

吊車梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主跨和副跨的跨度均為18.42米，長度方向從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。吊車梁系統(tǒng)均采用鋼結(jié)構(gòu)，最早建造的吊車梁為鉚接鋼結(jié)構(gòu)，有實腹式和桁架式兩種；之后擴建、改建的吊車梁均采為焊接實腹梁（如圖2）。

吊車梁系統(tǒng)損傷情況

吊車梁系統(tǒng)缺陷損傷主要有以下幾個問題

1.吊車梁腹板和吊車桁架支座節(jié)點板被人為切割開洞。

2.吊車桁架下弦和腹桿局部變形

3.付跨E列1-4線制動板未拼接

4.制動結(jié)構(gòu)邊梁與柱的連接斷開

5.制動桁架桿件斷，連接螺栓松動

6.吊車梁上翼緣與柱的連接斷開

7.相鄰吊車梁之間的連接螺栓脫落或松動

8.斜撐桿與吊車梁連接脫焊

9.支座螺栓松動

除了人為損壞和施工缺陷之外，其他損傷都與吊車增載、頻繁運行有關(guān)，這些都是重級工作制吊車梁常見的疲勞問題。

吊車梁應(yīng)力測試

指定載荷條件下的測試

廠房主副跨內(nèi)的吊車經(jīng)過了多次更換和增載，為了了解現(xiàn)有吊車荷載條件下吊車梁的實際應(yīng)力水平和受吊車荷載作用的頻繁程度，對吊車梁進行了實測。

測試梁為主跨E列14-15線6米跨度的吊車桁架和副跨E列20-22線12米跨度的吊車桁架。測點布置在受力較大的端斜桿和下弦桿上。

測試時，利用跨內(nèi)一吊車加載，主跨為75/20t吊車，吊重為一滿罐鋼水；副跨為50/10t吊車，吊重為空罐，里面沒有鋼水。吊車吊起吊重緊靠測試梁，在測試梁上通過，對測試梁進行測試。

表1 吊車桁架桿實測應(yīng)力與計算應(yīng)力比較

實測應(yīng)力與計算應(yīng)力的對比見表1。相同荷載作用下的計算應(yīng)力與實測應(yīng)力比較接近，說明可以按照現(xiàn)有的吊車資料對吊車桁架的承載能力進行驗算。

驗算吊車桁架的承載能力時，實際上應(yīng)考慮多臺吊車的作用，吊車最不利位置、吊車梁系統(tǒng)自重、荷載分項系數(shù)、動力系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)、凈截面和毛截面抵抗矩的差別等，驗算應(yīng)力要比表中的應(yīng)力值大很多。

參考實測結(jié)果，對主跨6m吊車桁架和副跨12m的吊車桁架按增載后的吊車載荷進行靜力承載能力驗算，設(shè)計控制應(yīng)力分別為193MPa和223MPa，而材料強度設(shè)計值為215MPa，說明主跨6m吊車桁架靜力承載能力能夠滿足要求，而副跨12m吊車桁架不滿足要求。

正常生產(chǎn)條件下的測試

正常生產(chǎn)條件下的測試不需要指定吊車起重運行方式，完全按正常生產(chǎn)情況，連續(xù)測試8h左右。根據(jù)實測的應(yīng)力-時間歷程，用雨流法統(tǒng)計應(yīng)力幅值和應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)，以此推算用于疲勞驗算的欠載效應(yīng)等效系數(shù)。

根據(jù)吊車桁架實測的應(yīng)變-時間歷程得到最大應(yīng)力幅和應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果如表2所示，主跨吊車桁架下弦實測最大應(yīng)力幅為59MPa，50年應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)達到1675萬次。副跨吊車桁架下弦實測最大應(yīng)力幅為45.8MPa，50年應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)達到1120萬次。

表2中列出了欠載效應(yīng)等效系數(shù)的實測結(jié)果和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定值，可以看出，副跨的實測結(jié)果與規(guī)范值基本吻合，而主跨的實測結(jié)果則超出了規(guī)范值近20%，說明主跨吊車運行非常繁重，屬于不安全因素。吊車梁疲勞性能應(yīng)按實測結(jié)果評估。

表2 主幅跨吊車桁架應(yīng)力幅實測統(tǒng)計結(jié)果

吊車梁靜力與疲勞性能評估

在主副跨吊車桁架應(yīng)力實測的基礎(chǔ)上，對吊車梁進行了靜力和疲勞強度驗算。結(jié)果表明，在上述缺陷損傷處理后，主跨吊車梁本體滿足要求；副跨吊車梁本體在目前生產(chǎn)條件不超過30t的吊重情況下也滿足要求，但在吊車額定起重量50t的情況下，就不滿足要求。

評價吊車梁或吊車桁架的疲勞性能，應(yīng)考慮疲勞驗算和實際疲勞損傷兩方面。疲勞驗算主要針對幾個受拉的部位；對受壓部位以及制動結(jié)構(gòu)，雖然經(jīng)常出現(xiàn)疲勞破壞，但目前還沒有合適的驗算方法，必須從實際的疲勞損傷來考慮疲勞性能。

該廠最早的吊車梁和吊車桁架已經(jīng)接近其50年的設(shè)計基準期。吊車梁系統(tǒng)的制動結(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，需要對吊車梁系統(tǒng)進行全面的治理，包括加固、改造、更換等。

通過本次測試，可以準確了解主副跨吊車梁和吊車桁架的受力狀況。幾個關(guān)鍵受拉部位的疲勞強度目前尚能滿足要求。因此，吊車梁系統(tǒng)的治理可以安排在適當試件上。

結(jié)論及處理建議

該煉鋼廠吊車梁系統(tǒng)經(jīng)多次改造，目前仍存在比較嚴重的缺陷損傷，包括裂縫、開洞、桿件變形、構(gòu)件斷裂、與柱子連接斷開、螺栓脫落等，直接影響吊車梁的正常受力，降低結(jié)構(gòu)的安全和壽命。是整個廠房結(jié)構(gòu)中最容易出現(xiàn)安全問題的薄弱環(huán)節(jié)。

吊車桁架動態(tài)測試結(jié)果表明，主副跨的吊車目前運行非常頻繁，規(guī)范規(guī)定的欠載效應(yīng)系數(shù)為0.8，主跨實測結(jié)果接近1.0超出了規(guī)范值近20%。副跨12m吊車桁架在吊車額定起重量50t的情況下，按照2003年新規(guī)范驗算，靜力強度不滿足要求。

針對以上結(jié)論，提出處理意見；對吊車梁系統(tǒng)首先應(yīng)控制吊重，嚴禁超載；對吊車梁上的裂縫、開洞，應(yīng)進行修補加固；變形的桿件修復(fù)或更換；建議將主副跨吊車桁架更換為實腹梁；對主副跨的制動結(jié)構(gòu)進行改造，將所有制動桁架該換成制動梁；改造制動結(jié)構(gòu)與柱的聯(lián)接方式，使之傳力可靠；更換松動、脫落的連接螺栓以及修復(fù)其他缺陷損傷。

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