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吊车梁疲劳强度测试:应按实测欠载效应等效系数考虑

发布时间: 2022-03-17 10:08:51 浏览次数:151

本文对于既有工业厂房吊车梁,主要通过对厂房钢水接受跨段吊车梁进行应力应变测试等现场检测及原设计施工资料的调查,对吊车梁疲劳度进行了分析。

某炼钢厂房,地上一层,其钢水接受跨有多台吊车,且使用多年。为了解厂房吊车运行的频繁程度和吊车梁实际应力水平,更好的把握吊车梁结构的安全性与耐久性,故对该厂房吊车梁进行了疲劳测试。

1   项目概况

炼钢主厂房钢水接受跨共有三台吊车,两台160/40t桥式吊车,吊车总重316.5t,小车重80t,大车宽度17.9m,每侧8个轮子,轮压460kN, 跨度为25m,工作制为A7;一台63/20t桥式吊车,跨度为25m,工作制为A7,轨道采用QU120,轨道与吊车梁连接采用焊接压轨器固定。

钢水接受跨吊车梁系统共有26根吊车梁,跨度分别有12m、18m、24m,吊车梁均采用实腹式焊接H型吊车梁,其中跨度12m吊车梁为等截面吊车梁,跨度18m、24m吊车梁为端部直角突变式变截面吊车梁。

吊车梁本体结构加工制作材质采用Q345C钢,制动板、辅助桁架、下翼缘水平支撑、垂直支撑采用Q235B钢。中间跨采用突缘支座,端跨和变形缝处采用平板支座。

制动板与吊车梁上翼缘和柱分别采用M20和M24高强螺栓连接,下翼缘水平支撑与吊车梁连接采用M20普通螺栓连接。

2.静、动态应力测试

2.1  应力测点布置情况

吊车梁静、动态应力测试时,分别在DE跨E列E5~E6吊车梁上翼缘1/4跨、1/2跨、3/4跨沿吊车梁纵向安装应力测试传感器1#~3#,如图2.1所示,测量不同工况下吊车梁以上部位的应力变化情况,并通过跨中2#测点动态应力连续监测(不少于8小时)获取该吊车梁的实际载荷谱数据。

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2.2 静态应力测试结果

由于行车宽度较大(17.9m),E5~E6吊车梁跨度较短(12m),一般生产情况下该吊车梁上多为4个轮子的荷载,实际应力测试过程中也是如此,测试结果表明DE跨E5~E6吊车梁上翼缘1/4跨、1/2跨、3/4跨应力较小,满载情况下吊车梁跨中的应力为17.4MPa,其他位置的应力如下表所示。

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图1:吊车空载加载/卸载过程中测点1#-3#应变变化曲线

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图2:吊车空载加载/卸载过程中测点1#-3#应变变化曲线

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2.3 动态应力测试结果

通过DE跨E列E5~E6吊车梁跨中2#测点的动态应力测试,获取了跨中9.7小时的载荷谱测试数据,如图所示。


图3:吊车梁E5~E6跨中2#测点的载荷谱数据(9.7h)

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利用雨流计数法统计分析各应力幅下的循环次数,然后剔除一些应力幅较小应力循环数据,得到该吊车梁跨中的测试时间段内应力循环次数统计结果,如图所示。


图4:吊车梁E5~E6跨中2#测点应力循环统计分析结果

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由DE跨E列E5~E6吊车梁跨中2#测点9.7h的动态应力测试统计得到的应力循环次数可推算得到该吊车梁的日平均应力循环次数约为339次。

根据《钢结构设计规范》GB50017-2017中变幅荷载作用下等效应力和欠载效应等效系数计算的方法得到该吊车梁跨中的等效应力和欠载效应等效系数如下表。

从表中数据可以看出吊车梁E5~E6跨中的欠载效应等效系数为0.88,高于《钢结构设计标准》(GB50017-2017)的参考值0.8,说明吊车梁使用相对较繁重,应按实测结果考虑欠载效应等效系数。

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3 结论

厂房的吊车运行频繁程度也相对增大。在此情况下,验算吊车梁的疲劳强度应该按实测欠载效应等效系数考虑,采用规范规定的af值计算吊车梁疲劳有可能偏于不安全。


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