浅析桥式起重机主梁变形及修复方法

屈湘赣

（湖南省特种设备检验检测研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411204）

起重机已经成为建筑工地、港口货运中重要的搬运设备，在整个工作循环过程中，起重机可能会长期受到交变载荷的作用，这就使得主梁可能受到疲劳失效，引发永久局部形变，增加了起重机运行风险，无法保障起重机使用的可靠性。因此，当起重机变形后，要采取修复措施，使起重机恢复到正常运行状态，满足工程基本需求。

1 主梁变形原因

1.1 主梁结构出现内应力

桥式起重机主梁多数都是金属构件，针对强制组装，金属容易发生变形，这会导致桥式起重机主梁机构内部会形成内应力，桥式起重机在应用期间，主梁长期受内力影响，进而发生变形。焊接制造期间，加工工艺可能会导致主梁结构形成内力，从以往研究经验来看，加工工艺不良，桥式起重机主梁各个部位都会出现内应力，桥式起重机承受一定荷载后，主梁结构内部形成的应力会相互叠加，这会导致主梁结构发生塑性变形，进而对桥式起重机的性能以及后期应用造成不良影响。除此之外，长期应用期间，桥式起重机主梁一直都承受较大荷载，长期以往，内部残余应力会不断朝着均匀方向发展，最终将会消失，但是，在进行维修时，维修作业开展会受变形影响，会导致原应力平衡被破坏，进而产生主梁变形风险和安全隐患。

1.2 使用不当引发的变形

在工作过程中，出现超载等不规范作业的现象也极易引发主梁的永久性变形，导致安全事故。在维修过程中，维修人员如果不够专业，维修前没有制定合适的维修方案，在主梁上直接进行焊接和气割等维修处理时，就会造成桥式起重机主梁下挠变形，降低桥式起重机的作业效率和安全稳定性能。

1.3 维修应用不合理

对于桥式起重机来说，其在长期应用过程中，性能和质量会受到各种不同因素影响，因此，要对其进行维修，维修作业要在专业人士的指导下完成，若维修人员没有掌握主梁金属结构件和变形的具体规律，维修期间未针对金属结构件发生的变形情况采取合理措施进行控制，在对主梁结构进行焊接、气割维修处理时，会导致桥式起重机主梁下挠发生严重变形问题。在生产桥式起重机时，对运动强度荷载计算要依据额定起重量进行，但是，经常会忽视超工作级别作业、超载、拖拉重物等不规范状况，而桥式起重机长期超负荷和满负荷状态，这会导致桥式起重机主梁发生严重变形问题，这会降低桥式起重机的安全、效率。

1.4 环境温度不适宜

起重机长期工作在高温辐射的环境下，就会使得结构内部出现温度应力，使得上下盖的受热程度不均匀，进而引发主梁塑性变形，减少桥式起重机的使用寿命。

2 主梁修复方法

2.1 火焰矫正

火焰矫正的方式主要是通过物理原理对起重机主梁变形进行修复，在对火焰矫正法进行应用时，需要工作人员注意的内容有以下几点。

控制加热温度，具体加热要将温度控制在700～800℃，采用该温度加热，工作人员对钢板情况进行观察，钢板会呈现桃红色，控制好加热温度，能够避免由于温度加热不合理而会引起各种问题。在该状态下，金属屈服极限值会逐渐朝着0方向发展，金属材料为热碳钢结构，矫正状态理想，能够达到修复变形的最终目的。

在对主梁变形进行矫正期间，为了最大程度地降低腹板中波浪度，应将隔板处作为加热点。针对主梁中存在的危险截面，要适当避开加热点。进行矫正后，要适当加大烤点处应力，适当加大危险截面自身负荷应力，如果没有做好上述作业，会导致矫正变形达不到规范要求现象。

修复主梁变形期间，对于同一位置，不得重复加热，这主要是因为，重复加热同一位置，会导致金属金相组织遭受破坏，影响最终矫正效果。

完成主梁矫正后，要对主梁进行加固处理。经过矫正处理后的主梁，主梁中还会存在较大应力，同时，主梁应用年限长，主梁金属结构疲劳度会加大，导致其刚性不合理。一般来说，如果没有加固主梁，不仅会对主梁矫正效果造成不良影响，而且也会加重变形。进行加固作业，要将槽钢放到主梁跨度内下钢板两侧，将其作为腹板，然后，覆盖一层下盖板，增加主梁断面。

2.2 预应力

预应力法就是修复主梁下挠，在实际修复期间，要将主梁下盖板边角处配制固定支座，利用预应力，使采用的钢丝绳有一定张拉作用，经过弯矩作用，使主梁上拱能够在一段时间内恢复。在主梁受到荷载作用后，此时，工作压力的具体反向与钢筋预应力相反，两种力会相互抵消，这也就加大了桥式起重机主梁在作业期间的承受负载。

需要相关工作人员特别注意的是，该方法在具体应用时也存在一定缺点，主要适合应用在拱度下挠修作业中，修复后，整体美感性较差，因此，不适合应用在对修复后外观要求较高的桥式起重机中。

2.3 重复施焊法

对起重机主梁缺口的重复焊接也可以改变主梁的变形，改善主梁的弯曲度，当主梁出现大的变形，可以从主梁下板及内部选取合适位置实行重复施焊。重复施焊多次，使主梁的结构性能增强，均匀主梁拱度的应力，提升主梁结构稳定性。确保主梁能够稳定，主梁在起重机的设计上需要设计成两旁弯曲的状态，在采取重复施焊操作中可以根据情况改变焊接电流，保障重复焊接操作精准性和可靠性。

3 实例分析

（1）某企业的一台通用桥式起重机，跨度为30m,端梁为10m，起升高度为10m，工作级别为A6，其参数如表1所示，经宏观检测，发现其主梁有变形，利用全站仪对主梁上拱度进行测量。图1为经过测量各个点的坐标绘制出的拱度曲线。横坐标为水平距离，纵坐标为拱度。

表1 起重机设备参数

图1 主梁测量曲线

根据GB/t 14406-2011《通用门式起重机》中对主梁跨中上拱度允许值不应小于0.7S/1000，主梁上拱度测量值为0.0170m,而其允许值为0.021，不符合要求，通过检测发现，其工作环境为潮湿环境，通过与现场维修人员沟通，分析了该起重机主梁变形的原因为主梁长期超负荷运行，主梁存在内应力，导致主梁向轨道侧弯曲，产生了弯曲变形。

（2）维修方案的制定。通过对以往检验的资料可以分析得出，本起重机出厂为合格状态，说明起重机出厂并未出现主梁弯曲现象，通过针对现场的作业环境，由于变形较大，不易选取预应力方法，由于火焰矫正法的施工周期较长，而此台设备目前正处于闲置状态，有充分的制定施工方案和施工的时间，准备选取火焰矫正法修复主梁变形。火焰修复的方法选取的温度范围为700～750℃。对检测数据结果进行分析得出，主梁薄壁大截面中的翼缘板与腹板发生了变形。对以上两个位置进行火焰矫正法，火焰仅矫正主腹板一侧不平整位置，应力释放后会作用在主梁腹板不平整位置，主梁逐渐恢复到正常状态。矫正后的主梁上拱度得到恢复，同时，可根据情况对其加固。选取槽钢加焊在主梁下面。以保证主梁能够稳定运行。

4 结语

起重机主梁变形后会对生产活动产生严重影响，增加使用风险，并加大安全事故发生概率。本文通过实际的检验过程中遇到的问题，解决了桥式起重机自身的主梁变形会对生产活动产生严重后果，因此，今后要针对不同情况下的起重机主梁变形问题进行研究，总结出更加高效、快捷、合理的修复方法，确保起重机使用中能够更加安全、稳定地运行。