桥式起重机桥架主梁安全性鉴定及加固

李亚平

（湖北中钢安环院建设工程检测有限公司 武汉430081）

桥式起重机桥架主梁安全性鉴定及加固

李亚平

（湖北中钢安环院建设工程检测有限公司 武汉430081）

阐述了桥式起重机桥架主梁安全性鉴定的内容。依据检测鉴定的要求和规范，检测了桥架主梁的跨度、对角线、变形、应力应变、构件损伤状况、焊缝探伤。对结构的承载力进行验算分析，给出了加固方案、施工方法，消除了结构的隐患，恢复了起重机的起重能力。

桥式起重机 桥架主梁 安全性鉴定 加固

0 引言

桥式起重机，尤其是用于冶金工厂高温环境下的重级工作制箱形桥式起重机，主梁往往出现永久性下挠，装运钢坯的旋转式起重机，主端梁连接部位会产生疲劳裂缝，影响设备的正常使用和安全性 ，主梁的安全性鉴定及加固意义重大。

1 工程概况

某转炉厂精整跨3号行车为双10 t旋转式起重机，重级工作制 ，用于转运钢坯 ，环境温度较高且运行频率高。该起重机跨度28.5m，主梁和端梁的结构形式为箱型结构，主梁上、下盖板为－520mm×14mm，腹板为－1 544 mm×6 mm，端梁上、下盖板为－520 mm×10mm，腹板为－670mm×10mm。

在设备安全检查时发现主梁下挠，火车道一侧端梁上、下盖板与主梁连接处产生裂缝。根据该起重机的状况 ，决定在未对该起重机检测鉴定和加固处理之前，起重机的起重量不超过13.5 t。为确保起重机、操作人员的安全，需对3号起重机进行安全性鉴定，以鉴定结果为依据，提出加固方案并进行处理，恢复其起重能力，提高生产效率。

2 检测结果及分析

起重机主梁变形对其使用性能的不良影响是很大的，如不及时修复，将可能造成严重的设备和人身事故。因此，在对起重机主梁安全鉴定时，主梁的变形检测是必不可少的。

2.1.1 主梁跨度、轮距、对角线

在主动轮和被动轮处分别测量主梁的跨度均为28 507mm，对角线为29 696mm和29 692mm；轮距：南侧为7 601mm，北侧为7 602mm。

起重机的技术要求为：跨度允许偏差△S＝±3.85mm，但不超过±10mm，显然，主梁跨度符合要求；对角线偏差3 mm，允许值为±5 mm，符合要求；轮距偏差1mm和2mm，允许值±3mm，均符合要求。

2.1.2 主梁旁弯、上拱度、腹板波浪度

主梁跨中旁弯：导电侧6 mm，外凸；电机侧3 mm，外凸。主梁旁弯允许值，正跨箱形梁f≤Sx／2 000＝2 800／2 000＝14mm，且当起重量小于50 t，只能外凸。显然，主梁旁弯未超过允许值。

小车加磁盘位于主梁一端，测得的上拱度，导电侧和电机侧均为＋19mm，呈起拱状态。起重13.5 t钢坯时，小车位于跨中，电机侧上拱度－10 mm，导电侧－8mm。起重机技术要求空载时（小车位于一端）主梁中间部位应具有的上拱度为m，显然，起重机主梁的上拱度已不满足要求。主梁腹板未发现明显的凹凸现象。

计算年回淤量时，模型通过计算一个全潮过程（小潮-大潮-小潮）的回淤量，再根据一年的全潮过程数得到一年的回淤量。

2.1.3 主梁下挠

起重量为13.5 t，主梁的下挠值：导电侧27mm，S／1 056；电机侧为29 mm，S／983。主梁结构的允许挠度，对于重级工作制的起重机［f］＝S／1000，［f］＝28.5mm。显然，导电侧挠度已接近允许值，电机侧已超过允许值。若起重量为20 t，两根主梁的挠度均超过允许值，故主梁的挠度必须修复。

2.2 主梁下挠应修界限

对于一般桥式起重机，当小车位于跨中，并且在额定载荷下 ，主梁跨中的下挠值在水平线下达到跨度的1／700时，如不能修复，应报废。基于这一原则，对于重级工作制起重机下挠的修理界限，取为接近或达到水平线下S／800，即水平线下36mm可修复。显然，该起重机主梁还未达到该值，起重13.5 t在水平线下10mm，起重20 t在水平线下25mm，该起重机主梁下挠可修复。

2.3 疲劳破坏

火车道一侧端梁与主梁连接处，端梁上、下盖板开裂4处，长度110 mm，裂缝为疲劳开裂。主梁的上、下盖板、腹板，端梁的腹板均未发现裂缝。

起重机装运钢坯时，火车道一侧的端梁受主梁最大承压力，对端梁产生垂直弯矩和剪力，同时，端梁还受到主梁偏斜侧向荷载。空车离开时，承压力又变为最小，因此端梁受到交变荷载的长期作用而产生疲劳破坏。

2.4 主要受力部位焊缝探伤

箱形主梁的4条主要焊缝采用磁粉探伤检测，经检测，焊缝质量良好，未发现缺陷磁痕显示。

2.5 主要应力——应变测试分析［3］

对主梁危险截面进行静态测试，以确定该截面处的应力水平，并与理论值相比较。主梁跨度S＝28 500mm，小车轮距k＝4 900 mm，小车重量g＝17.1 t，磁盘重量g1＝3.0 t，起吊重量Q＝13.5 t。惯性矩I＝1.42×106cm4，抵抗矩W＝18 086 cm3，弹性模是E＝2.06×105N／mm2。小车加磁盘重量P1＝50.25 kN，小车、磁盘加钢坯重量P2＝84.0 kN。

应变测量值为跨中截面处，上盖板的应变值。当轮压为P1＝50.25 kN时，应变值为ε＝154με；当轮压为P2＝84.0 kN时，应变值为ε＝255με。

理论计算值和实测值的比较见表1。

表1理论计算值和实测值的比较

显然，实测结果和理论计算值吻合，说明起重机起吊13.5 t物体，起重机能够正常工作。

3 加固方案

经验算，主梁强度、疲劳强度满足要求，主梁的刚度不满足要求［4］，显然主梁的强度是由变形控制。对起重机的刚度要求是为了保证起重机正常使用 ，若起重机的刚度不足 ，起重机就不能正常使用。

（1）端梁裂缝首先采用堵焊的方法处理，裂缝修复后，端梁上、下盖板与主梁连接处增加连接板［5－6］。

（2）火车道一侧的端梁因频繁装运钢坯且长期处于高温状态，因此，有必要增强其抗扭强度，在两主梁间增加抗扭横隔。

（3）主梁变形的修复采用火焰矫正法，即用氧－乙炔火焰加热主梁的下盖板和腹板，使其加热部位产生收缩变形，达到矫正的目的。施工工艺要求：氧与乙炔为体积比1∶1～1∶2的中性火焰，加热温度700～800℃，钢板呈现红色或樱桃红，建议采用测温仪控制，加热截面需经过计算确定。注意事项：严禁在主梁同一部位反复多次加热矫正，不允许采用自来水快速冷却，以免材质变脆。变形恢复的界限：主梁的上拱度恢复至1.0～1.2／1 000·S左右，即28～34mm之间。

（4）主梁变形修复后，必须对主梁进行加固。主梁加固方法为：上盖加钢板，下盖板加 π型梁。

（5）主梁下盖板做隔热处理，对起重机整体进行防腐处理。

4 结语

起重机主梁的安全性鉴定是一项系统的工作，应制定详细的检测鉴定方案。在加固方案的选择上，应根据构件的受力特点和缺陷程度，确定可靠的方法，以便取得良好的加固效果。该起重机加固后，主梁的刚度得到了增强，达到了满载运行的效果，提高了生产效率，节约了能源，该起重机加固后已安全使用6 a。

［1］中国机械工业联合会.起重机设备安装工程施工及验收规范：GB 50278—2010［S］.北京：中国计划出版社，2010.

［2］顾迪民，王怀建，金光振.起重机事故分析和对策［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］中华人民共和国建设部.钢结构设计规范：GB 50017—2010［S］.北京：中国计划出版社，2003.

［4］张质文，王金诺，程文明，等 .起重机设计手册［M］.北京：中国铁道出版社，2001.

［5］中国工程建设标准化协会 .钢结构加固技术规范 ：CECS77—96［S］.北京：中国计划出版社，1996.

［6］冶金工业部建筑研究总院.钢结构检测评定及加固技术规程：YB 9257—96［S］.北京：冶金工业出版社，1997.

Girder Bridge Crane Safety Appraisal and Reinforcement

LIYaping
（Hubei Sinosteel SFPRIConstruction Engineering Inspection Co.，Ltd.Wuhan430081）

Thispaperexpounds thebridge cranegirder security appraisal.According to the testing requirementsand specifications，the span of the bridgegirder，diagonal，deformation，stress and strain，component damage condition and joint inspection are tested.The bearing capacity of the structure is also checked and analyzed，the reinforcement schemesand constructionmethods are presented，and so thehidden dangersof structure areeliminated and the lifting capacity of crane is restored.

bridge crane girders of the bridge safety appraisal reinforcement

李亚平，男，1962年生，高级工程师，主要从事工业厂房、建（构）筑物可靠性评价、鉴定，危房治理方案、加固设计和施工。

2015－03－12）