一种工业用新型活动吊盘的设计研究

窦 蓬 栋

(北京中能建电力技术有限公司，北京 100023)

一种工业用新型活动吊盘的设计研究

窦 蓬 栋

(北京中能建电力技术有限公司，北京 100023)

从实际工程需要出发，针对在实际使用中的难点进行了设计构思，提出了一种能伸缩的新型活动吊盘，对其核心构件进行了详细的计算变形分析，并对结构的整体设计、受力计算和实际使用均进行了详细的阐述，这种新型的活动吊盘极大地提高了工作效率，而且可重复使用，也节省了工程成本，取得了很好的经济效益。

伸缩活动梁，上下层扇形环板，弯扭失稳

1 工程背景

在炼钢高炉、大型钢筒仓、立式钢贮液罐等工业施工的后期，需要在内部喷涂油漆防锈、防腐蚀这一重要环节。实际工程中，一般利用吊车吊挂工人操作的平台进行喷涂，由于操作平台狭窄站立人员不够、频繁变换操作平台方位以及随着筒仓体周圈尺寸沿竖向的渐变，往往喷涂筒仓壁上部时需要不断更换操作平台的大小，因此之前的操作平台也就舍弃不能用，最终导致要完成这一施工环节往往需要花费很大的时间、人力及材料成本，严重影响了劳动效率和工程的交付使用时间。在激烈的市场竞争下，亟需一种能适应大量工人同时进行的并且可以重复使用的新型喷涂吊盘，以提高工作效率、节省成本，从而能实现好的经济效益。

2 设计构思

结合工程实际中的应用，考虑到多个工人同时进行操作并且所站立操作平台的大小可以自由变换，因此，操作平台设计为圆形并作为底座，在底座上绕平台圆心放射状布置外挑的悬臂梁，在悬臂梁外围再设计一套筒，套筒固定，这样悬臂梁就可以自由的活动伸缩。为了支承套筒，在套筒下面设计弯曲环梁，不仅作为套筒梁的支承点而且还作为堆料等的平台，根据实际需要，活动吊盘伸展开时最大半径12.40 m，收缩后的最小半径6.40 m，活动吊盘的整体结构形式见图1。

3 计算分析

悬臂梁是这个结构的核心部分，悬臂梁截面采用Ⅰ16，对其的受力形式进行了详细的分析。

悬臂梁根部截面的应力为：

(1)

(2)

悬臂端截面的应力为：

(3)

(4)

此时考虑悬臂端扇形环板面荷载对悬臂端所产生的扭矩为：

T=6.82 kN·m

(5)

(6)

对于悬臂端由弯矩和扭矩共同引起的剪应力为：

τ=τ1+τ2=89.1 MPa

(7)

从以上的计算中可以看出，悬臂梁的受力状态较复杂，悬臂端虽然由弯矩产生的正应力比较小，但是由于环板荷载的存在对其产生了比较大的扭矩，并且由扭矩所产生的剪应力与弯矩产生的叠加，使得悬臂梁端部的剪应力比较大，这值得重视。另外，虽然采用了双轴对称的截面形式，但由于扭矩的存在加大了悬臂梁端弯扭失稳的风险，因此环板底部加劲肋与悬臂梁以及环板相互间的叠加显的尤为重要，可以提供侧向的约束，保证悬臂梁的平面外稳定。

另外，在悬臂梁端部设置扇形环行铺板，由于要保证其外伸和内缩时操作平台的完整性，因此设置上下两层扇形平台板，核心的一点在于悬臂梁外伸和回缩时下层平台板与悬臂梁同时运行，与此同时上层板在下层板上滑动，随着悬臂梁的活动进行伸缩，由此，既解决了悬板能自由活动问题又保证了在外伸时平台的完整性。对于上层悬板，在外伸时其板底加劲肋支承在下层板面，形成三点平衡以此来保证板的强度和稳定。上下悬板与悬臂梁见图2。

另外，考虑到吊盘的实际吊装，沿圆形吊盘主体框架均匀对称设置六个起吊点，采用钢板设孔的形式焊接于主体框架梁上。考虑到伸缩梁的顺畅运行以及在运行中的卡位问题，在套筒底部设置了辊轴支座以及两侧壁留出了销栓孔用来固定外伸的悬臂梁。为了防止悬臂梁滑出套筒，还特意在套筒顶面设计出沿运行方向的条形椭圆孔，悬臂梁顶面设置了三角形状的限位仪，确保在悬臂梁运行时的安全。

整个活动吊盘采用Q235-B钢材，共用钢55 t左右，折合114 kg/m2，用钢指标较为经济。

4 结语

本文提出了一种新型的可以自由伸缩的活动吊盘，解决了实际工程中的困难，极大地提高了劳动效率，其可以重复使用的特性在很大程度上节省了工程成本。

1)在整个活动吊盘中，悬臂伸缩梁是核心构件，其受力比较复杂，尤其是悬臂端由于扇形环板荷载的扭转作用使得其弯扭剪应力比较大，应该验算此处截面的综合剪应力，这与我们以往的设计习惯不同。

2)正因为扭矩的存在，加剧了悬臂梁的弯扭失稳，除了精确的计算还得采取有效的设计措施，确保梁的稳定安全。

3)扇形环板底部设置三角形加劲肋，这样除了能提高环板自身的强度外利用三点支承的原理使得上层环板在下层环板稳定滑行。

[1] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2] JGJ 80—91，建筑施工高处作业安全技术规范[S].

[3] 陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：科学出版社，1998.

Design study on a new kind of moveable platform

Dou Pengdong

(BeijingChina-Energy-ConstructionElectricPowerTechnologyCo.,Ltd,Beijing100023,China)

According to the practical engineering, a new kind of moveable platform is put forward, and the critical members are analyzed for the deformation. The overall design, force calculation and practical application are discussed in detail. By means of this new type of moveable platform, the working efficiency can be improved dramatically and the cost can be reduced considerably due to repetitive use, which can lead to economic performance.

flexible and moveable beam， sector annular plate， flexural-torsional buckling

2015-04-26

窦蓬栋(1980- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)19-0024-02

TU318

A