吊车轨道偏心作用下钢吊车梁受力性能的研究

王鹏鑫

摘要： 经检测发现包钢炼钢厂A列某根吊车梁轨道偏心值超过了规范的要求。通过在吊车梁上应力较大、集中的部位布置测点，采集了额定荷载工况下，吊车沿厂房纵向往复行驶时，钢吊车梁应力集中部位（支座处、上翼缘与腹板交界处）的应变数值，并对试验数据进行了处理分析。结果表明：规范中，“吊车轨道的中心偏离腹板中心的距离需小于1/2腹板厚度”的规定是偏于保守的，可以适当放松。

Abstract： It is found that a crane beam orbit eccentricity value exceeds the standard in the Baotou Steel plant. The measurement points are arranged at the part of the crane beam with larger and centralized stress， so strain values at this part are collected under the rated load conditions when the crane moves back and forth along the powerhouse， and the test data is analyzed. The results show that： in the standard， the rule that "distance of the crane rail center offsetting from the web center must be less than 1/2 thickness of Web" is conservative， and can be appropriate to relax.

关键词： 钢吊车梁；轨道偏心；应力测试

Key words： steel crane girder；orbital eccentricity；stress test

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）16-0147-02

0 引言

钢吊车梁系统是冶金工业厂房的重要组成部分，吊车梁能否正常工作直接影响着生产的正常进行。在近年的冶金工业厂房吊车梁系统的安装和使用过程中发现，吊车轨道中心相对于腹板中心通常会产生一定的偏差，有的偏心值甚至严重超过了规范的要求[1]。包头钢铁集团大连铸厂房始建于1994年，该厂房的重级工作制A列吊车梁经过长期使用后，经检测发现，多个位置的吊车轨道偏心值超过了规范的要求。为确保该厂房生产的安全可靠性，防止发生安全事故，选取其中一根吊车轨道偏心值为14mm的吊车梁进行分析，对该吊车梁进行了动态荷载作用下现场应变的采集，分析吊车轨道偏心对重级工作制钢吊车梁受力性能的影响。

1 试验概况

1.1 吊车梁系统概况

所选取的吊车梁位于该厂房A列12-14轴，截面为焊接工字型，跨度为18m，上、下翼缘，支座加劲肋板厚均为28mm，腹板为20mm厚，钢材为Q345钢，截面尺寸如图1所示。

根据厂房提供的吊车资料，起重机为140/40/15t铸造桥式吊车。工作级别为A6，最大轮压为465kN，吊车总重321.3t，小车重118.7t，起重机单侧轮数为8个。该吊车梁系统由吊车梁、制动结构、辅助桁架及支撑（水平支撑和垂直支撑）等构件组成。吊车梁主要承受来自吊车的竖向轮压荷载作用，而制动结构主要承受小车的横向水平荷载作用，辅助桁架及支撑的作用为保证吊车结构的刚度及整体性[2]。

1.2 测点布置

由于该吊车梁为简支梁且结构构造左右对称，因此选取该吊车梁的一半进行测试，在其腹板及上翼缘共布置了5个测点。测点1，2，4处粘贴应变花，且均布置在腹板上，其中测点1位置靠近支座端，测点2位于距支座端1/4跨度处，测点4位于跨中。测点3及测点5位于上翼缘，每个位置均为纵、横向两个应变片。

各测点具体位置如图2所示。

1.3 现场应力测试

在该吊车的额定起吊工况下，使小车位于桥架（大车）的最左端（靠近测试吊车梁一侧），利用动态应变采集仪记录下大车从该吊车梁的一端（北）行驶过另一端（南）的过程中所产生的应变数值。接着在同样的工况下，记录吊车相反方向（由南往北）行驶时所产生的应变数值。

2 实验结果

2.1 应力测试数据分析

在平面应力状态下，对现场采集的数据进行处理分析[3]，所得出的各个测点的最大等效应力数值如表1所示。

2.2 应力测试结果分析

①五个测点中，测点1的等效应力值最大，为240MPa，但是仍然远远小于该钢板的屈服强度fy（345MPa），说明该钢板变形仍然处于弹性阶段。

②测点2号，3号的等效应力值分别为116MPa和137MPa，测点4号，5号的等效应力值分别为107MPa和116MPa，测点4等效应力小于测点2的等效应力，测点5的等效应力小于测点3的等效应力，表明截面a所承受的应力要更大一些，分析其原因，根据影响线的原理，截面a的位置更靠近该吊车梁的最不利荷载位置。

③截面a处，3号测点的应力（137MPa）大于2號测点的应力（116MPa）；截面b处，5号测点的应力（116MPa）大于4号测点的应力（107MPa），说明同一个截面上，上翼缘与腹板交界处，翼缘所受应力要大于腹板所受的应力。

3 结语

在吊车额定工况运行下，对边界条件为简支的凸缘式支座钢吊车梁进行了关键部位的应力测试，从试验数据和模拟结果可以发现：

①吊车轨道中心偏离腹板中心的距离超过规范规定的最大值40%的情况下，吊车梁的最大应力出现在靠近支座端的腹板上，该最大应力值远小于腹板的屈服强度fy，说明该吊车梁腹板的变形仍然处于弹性阶段；

②在该吊车梁的弯矩最大截面处，上、下翼缘各个点的等效应力也远小于其屈服强度fy；

因此，《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）续表E.0.2中，“吊车轨道的中心偏离腹板中心的距离需小于1/2腹板厚度”的规定是偏于保守的，可以适当放松。

参考文献：

[1]唐扬，邓仲良，吴玉全，孙飞飞.吊车轨道偏心对大吨位吊车梁受力性能的影响[J].建筑钢结展，2010，12（3）：43-48.

[2]姚谏，夏志斌.钢结构[M].北京：中国建筑工业出版社（第2版），2011.

[3]熊仲明，王社良.土木工程结构试验[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.