门式起重机有效悬臂静挠度的检测分析

唐炜祺 上海铁路局科研所

1 引言

对门式起重机有效悬臂静刚度的测定，目前许多检测部门采用的方法是在有效悬臂处定出测量基准点，用经纬仪或水准仪定出标高，然后将小车或电动葫芦运行至有效悬臂处，起吊额定起重量，此时观察测量基准点的标高差，这个差值就被定为是主梁在有效悬臂处的处置静挠度。从表面来看，这种测定方法没什么问题，但从理论上分析和在安庆北站20 t/10 tU型门式起重机的实测操作来分析，发现该方法存在欠妥之处。

2 静挠度

弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度，用y表示。简言之就是指梁、桁架等受弯构件在荷载作用下的最大变形，通常指竖向方向y轴的，即构件的竖向变形。而静挠度即指在静力载荷下的挠度，也就是不随时间发生变化的载荷下产生的挠度。

3 关于门式起重机有效悬臂静挠度的相关规定

为了检测起重机的静态刚性，在GB/T3811-2008《起重机设计规范》中规定“自行式小车（或电动葫芦）位于桥架主梁有效悬臂长度时，由额定起升载荷及小车（或电动葫芦）自重载荷在该处产生的静挠度f1与有效悬臂长度L1的关系，推荐为f1≤L1/350。 ”

在JB/ZQ8002-89《通用门式起重机产品质量分等》的考核项目及指标中，跨度中点下挠度 A3～A6 级≤S/800，A7、A8级≤S/1000，S为起重机跨度。有效悬臂处下挠度≤L1（ 或L2）/350，L1、L2为左右端有效悬臂长度。

4 关于安庆北站20 t/10 tU型门式起重机静刚度检测分析

4.1 当地安全检测机构的第一次静刚度检测及结论

安庆北站20 t/10 tU型门式起重机跨度S=22 m，有效悬臂长Lc=6 m，工作级别为A5级，安装完毕后，按照规定先由当地安全检测机构进行检测。他们按照本文引言中提到的常规测量方法，测得主梁有效悬臂处的垂直变位为20mm，并依据标准中的规定，主梁有效悬臂处的垂直静挠度应≤Lc/350=6000/350=17.1mm，因此判定该起重机的主梁质量为不合格产品。

4.2 复检时的静挠度检测及数据分析

在当地安全检测机构的参与和使用单位有关人员的监督下，我们使用同样的测量方法对该机主梁的静态刚性进行了复检。为了全面观察起重机主梁的变形，在起重机主梁上布置了如图1所示的A、B、C三个测点（A为有效悬臂处、B、C为主梁的支腿连接处）。在A点加载额定载荷后，测得的结果为：C点上移1 mm，B点下移 7 mm，A点下移 20 mm（ 见图 2）。

图2

图1

通过分析测得的结果，我们认为：C点上移1 mm是因为A点加载后受杠杆作用的影响C点会减载，而C点减载是由于大车轨道下弹性垫板及支腿的弹性变形所至；B点下移7 mm是因为A点加载后，B点相应地增加了下压力，由此产生了B点所在位置支腿的垂直变形及大车轨道下弹性垫板的压缩变形，加载变形后的主梁如图2中A，B，C，的连线。从上图可以看出，假定主梁AC是个刚体，由于B、C两支座的位移，则应引起A点位移到A″处，从而可以看出A′A″才是该有效悬臂真正的静挠度。设AA″=△，因为 C′EB′和 C′DA″是两个相似三角形，可以成立等式：

所以△=9.2（ mm）

这样A点的垂直静挠度（即主梁在有效悬臂处的垂直静挠度）应为10.8mm小于Lc/350=6000/350=17.1 mm，因此认为该起重机的静态刚性是符合相关规定的。对此复检结果，当地安全检测部门和使用单位均没有提出异议。

5 结论

标准中明确指出，所进行的结构垂直静挠度的测量和控制是对主梁，而不是对整个机构而言，但现在许多单位所用的有效悬臂静挠度的测量方法测出的数据，不仅包括有效悬臂静挠度的变形，还包括了起重机支腿变形的影响，是主梁有效悬臂处的垂直总变值，并不是主梁有效悬臂的垂直静挠度。若不加以区分，全都作为静挠度变形处理，是不准确的，容易发生错误判断。

因此，测量主梁有效悬臂处的垂直挠度时，应注意测量支腿顶部的垂直变形量，再通过有关计算消除支腿变形对有效悬臂静挠度的影响，然后才能与相关标准上规定的理论值进行比较，从而正确判定主梁钢结构悬臂的静态刚性。