岸桥前大梁坍塌分析

李铭，吴钊丞

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

岸边集装箱起重机属于重型机械，在港口的运行过程中承担重要的作用，其中前大梁的主要作用为起重货物，因此在其承受荷载的方面，主要以移动荷载居多，运动形式主要以俯仰运动构成。结构功能的实现主要依靠钢丝绳的牵引作用，将前大梁与机械部分相连接，从而保证俯仰机构的升降过程，从而实现前大梁的提升转移物品和实施维修保养等工序。岸桥上俯仰缠绕系统主要由，俯仰机构卷筒、滑轮组、单滑轮与外侧滑轮组等5个部分构成。前大梁的运动状态从维修位置到水平状态，整体的能源来源均为机房内电动机。

1 岸桥前大梁坍塌事故的原因分析

1.1 俯仰钢丝绳失效

在日常的使用过程中，由于本身材料与材料之间需要提供较大的摩擦力，因此在钢丝绳表面使用时间较长后，整体的磨损相对会比较多，有的磨损可以直观看到，有的磨损不易观察。由于磨损作用导致整体的钢丝绳的有效直径变小，最终导致断裂的发生，从而发生前大梁坍塌的事故。

在常规情况下，钢丝绳应当均匀缠绕在卷筒上，有时卷筒在转动时发生问题，出现部分的缠结或者钢丝绳与卷筒分离的情况。如果前大梁发生下降运动且安全钩装置没有完全脱离整个架体，机器动力提供正常，各设备保持正常转动，此时钢丝绳不会发生松脱的问题，会出现部分未提供拉力作用的钢丝绳堆积。当出现该问题时，可改变卷筒的转动方向，使其能够平顺的转动回到卷筒处。如果钢丝绳出现在卷筒端部跳出或者发生结节状态，这时整体的安全钩装置已经完全脱离架体，卷筒上发生打结的钢丝绳整体会快速受到拉拽，而另一端的拉力固定，由于没有合理的制动装置可以处理，则整体的钢丝绳将会受到较大的拉力冲击，这样的损害对前大梁及其构建都十分严重，可能直接引发坍塌等问题。

1.2 绳端固定不足

钢丝绳的绳夹是固定在钢丝绳的端部位置，提供足够的阻力，如果钢丝绳的绳夹使用方向相反，或者使用方法不适应，可能导致钢丝绳绳夹处产生较大的应力集中，长时间的作用导致钢丝绳内部发生一定的形变，从而降低钢丝绳的抗疲劳强度，不易察觉，直至最终发生钢丝绳的断裂。如果选择绳夹装置型号的匹配度不足，钢丝绳虽然正常缠绕，但是内部缠绕的过程中可能存在一定的非正常压力，导致钢丝绳发生损伤，同时也会导致多位置发生抗疲劳强度下降的问题。与此同时，绳夹装置由于长期暴露在外界，即使已经完成一定的防腐蚀措施，但是整体上还可能发生腐蚀的现象，导致安全隐患的发生。

1.3 前大梁后倾

如果前大梁上升至可允许的最大上升限位处且未及时停止操作，继续保持卷筒的转动，则钢丝绳由于受到拉力的作用而持续向上卷动，钢丝绳本身受到较大的拉力，自身继续向上拉动，整体的位置将会出现一定的后倾。出现该状况时，整体的载荷已经超出允许范围，随时可能达到钢丝绳无法达到强大拉力的作用发生断裂，导致前大梁发生自由落体运动而坍塌。

1.4 安全钩或者锚定装置失效

当岸桥需要利用锚定装置来将其固定时，由于长时间的使用，且各构件受力的均匀程度不同，可能导致发生微小形变，在将前大梁提升至维修位置时，两侧位置的销孔无法完全正对，则有可能产生一定的位置偏差，无法满足两侧的固定要求。当设备采用钩进行处理时，也会出现这一问题，位置已经调整至合理的情况，但是无法完成固定操作，导致整体的设备出现安全隐患。

1.5 结构件疲劳开裂

在前拉杆位置，本身为节点板连接，前大梁和梯形架的连接的相对问题较少，而后拉杆在连接处采用固定式的连接。在构件方面本身前后两个部分的差异相对较小，都是由刚性构件组成，但是在连接方式上存在较大的不同，在前端位置，本身需要通过连接处进行转动来保证滑轮的运行，因此采用铰接方式进行连接，能够实现折叠操作，而后方需要保证拉杆的稳定性，提供固定的拉结力，因此采用的是固定的链接结构，这样的问题在于，一旦发生问题将会直接导致较大的断裂，发生危险。

当岸桥进行正常的作业吊装时，大梁上的固定构件都会受到较大的内力作用，如果结构件存在小型裂纹，则在较大拉力和振动效果的作用下，裂纹的扩展速度会加快，因此节点板和前拉杆产生的振动波可以影响固定构件的安全性。在设备运行过程中，发生弯曲的位置是最容易导致裂纹的地方，长期的拉伸会导致该位置的拉力受到大幅度的影响，因此在节点处较容易发生问题。在整体设备中，可以通过一定的数学、物理计算来了解设备的具体拉应力值，能够通过各种措施来得到需要的拉应力数据，但是弯曲应力无法通过数据计算得出，只能通过估算的方式来得到结果，但在估算中如果一点评估偏差发生时，就会出现不稳定因素，可能导致结构件侧边应力发生变化。坍塌的产生最初都是由于结构件开裂导致，而该位置开裂的情况主要有以下两种。

第一，无足够的静距离。经过相应的结构件应力调查研究计算得出，结构件弯曲应力的大小与整个结构的2个因素相关，一是与板厚呈线性连接关系，当板厚变为2倍时，弯曲应力增加，也相应的增加2倍；二是弯曲应力与焊缝间净距离平方呈反比例相关，即如果将焊缝的净距离变为原长度的3倍，那么在整个结构上承担的弯曲应力会相应变为原来所受应力的1/9。

第二，在插板连接的应力集中程度较大。在插板形式的节点处，整体的连接位置都会出现较大的应力，在设计或者生产制造的过程中，可能出现一定问题，而且这些位置长期受到较大应力的影响，特别是在FCM构建中，可能产生较大的裂纹，容易发生严重的事故危害，需要特别注意生产材料的质量安全，避免发生使用过程中的安全隐患。

2 预防措施

2.1 定期保养钢丝绳

应当定期对钢丝绳进行检查，并及时进行清洁和润滑处理，以降低钢丝绳之间的摩擦，避免较大的钢丝绳摩擦产生的自身损伤，这一措施可以有效的提升钢丝绳的使用时间。尽可能避免钢丝绳与金属锐角物体发生碰撞或者摩擦，降低钢丝绳表面的磨损程度。工作人员要定期对钢丝绳进行全面检查，检查是否存在断丝或者磨损过大的情况。在卷绕系统的设计过程中，应尽可能降低大角度的钢丝绳的弯折，特别是在方向的弯曲时，一定要提前检查钢丝绳是否流畅。

在设备周围进行焊接操作时，应当严格注意，禁止将在裸露的钢丝绳周围进行焊接，其原因在于，电火花可能将钢丝绳灼伤，导致部分位置出现熔断的情况，一旦使用会产生极大的应力集中现象。对于设备的使用方面可以选择安装带有钢丝绳使用传感器的产品，通过传感器的检测和报警能够更加准确的了解钢丝绳自身的变化情况，避免出现无序环绕的问题。

2.2 绳夹装置的选择

在绳夹装置的选择过程中，应当避免使用比较尖锐的装置，防止出现压力较大导致的钢丝绳损伤，逐步演化为断裂。同时在绳夹装置的选择过程中，尽可能不要选择使用镀锌产品，本身绳夹在内部，而镀锌产品由于自身特性很容易产生腐蚀生锈的现象，而且在内部覆盖，无法通过直观的观察去了解情况，这是一个比较严重的安全隐患。在安装绳夹装置前应当做好试验工作，测试绳夹装置的稳定性，保证绳夹装置能够牢固稳定安装，同时对相应的配套设施如螺栓扭矩等进行检查，这样通过有效的检查和测试，可以保证即使存在一定的穿绳系统问题，依然可以确保前大梁下坠的高度在可控制的范围，避免钢丝绳的冲击荷载对设备产生的危害。

2.3 预防前大梁后倾

在整体设备没有完全安装完好，进行传感器操作的过程中，最容易出现前大梁后倾的问题。在后期使用过程中应当设定合理的报警系统，在达到最大限度时，能够提醒操作者及时停止，优化系统设计。

2.4 结构件的维护

岸桥结构在设计阶段考虑的问题是该结构的使用时间，在设计时间内保证设备的破损设计能够在允许范围内即可，在实际使用过程中，技术人员应当做好整体结构件的保养和维护工作，确保其使用寿命达到要求，同时针对净距离和板厚等内容进行优化，考虑其他风荷载和其他荷载的影响进行使用。

3 结语

在实际的运行过程中，为了避免发生安全事故，降低岸边集装箱起重机发生前大梁坍塌发生的频率，各级管理人员要认真做好防护措施，及时保养设备，保证岸桥作业的安全性，着力提升港口的生产效率。