某鋼結構廠房吊車梁改造工程技術探討

薛娟 萬巍

1 工程概況

某條鋼廠初軋板坯廠房H跨～F跨吊車梁系統1979年由日方設計，1985年投產，距今已使用20多年。根據條鋼廠生產工藝需求，H跨～F跨行車起重量由25 t提高到30 t。為此需對該跨吊車梁系統進行加固改造，確保生產順利進行。H跨～F跨廠房及吊車梁概貌見圖1。

板坯H跨～F跨，為板坯水冷、空冷工藝段，1998年拆除原水冷工藝設施。H跨～F跨廠房跨度30 m，長度約123 m，布置有1臺25 t耙式吊車。吊車梁跨度有12 m，14 m，15 m，20 m，27 m等，截面高度有1 600 mm，2 000 mm，2 400 mm，采用制動桁架制動。F列24跨～26跨吊車梁及H列各吊車梁均為圓弧端設計，圓弧端焊縫為K形坡口連接。吊車梁主要采用突緣式支座支承于柱肩梁處。主材采用SS41鋼材(材質相當于Q235B)。采用73 kg/m軌道。

2 鑒定內容

在業主有關部門配合下，委托相關單位于2006年9月對檢測范圍內吊車梁系統的使用現狀進行了全面的檢查。具體工作如下:收集、查閱了吊車梁設計等有關技術資料，向使用、管理等有關人員就吊車梁的使用情況及發現問題進行調查;對可觀察到的結構，如吊車梁本體、桁架等主要承重構件進行了普查;并在普查的基礎上，抽樣檢驗測量了易損焊縫、吊車梁撓度、軌道偏差等數據。

檢查檢測主要內容包括:吊車梁撓度、軌道直線度、軌道與梁腹板偏差、吊車梁圓弧端焊縫抽檢、壓軌器破損情況檢查、主要構件的連接、變形、銹蝕檢查等。

2.1 吊車梁結構變形測量

最大撓度變形在H列23跨～24跨上，不超過1/1 400，可以滿足相關規范規定。

軌道直線度測量表明，兩條軌道偏差趨勢基本一致，整體略偏向H軸線。

現場抽測梁上翼緣邊緣至軌道邊緣距離，經換算得吊車軌道中心對吊車梁軸線偏差最大不超過9 mm，滿足要求。

2.2 吊車梁及制動結構檢查

廠房內部的吊車梁結構油漆存在老化、脫落情況，構件表面有輕微銹蝕。部分下翼緣水平支撐彎曲變形;吊車梁支座與柱肩梁的連接螺栓多數松動，變位或者脫落;吊車梁支座墊板表面有一定銹蝕，個別墊板少量滑出;壓軌器表面有一定腐蝕;柱肩梁現狀較好;個別吊車梁檢修爬梯損壞。

2.3 焊縫無損檢測

現場采用磁粉法抽測了吊車梁圓弧端K形剖口焊縫，未發現有表面裂紋。

3 驗算分析

采用的30 t料耙式行車計算參數:單側2輪，輪距8.4 m，最大輪壓51 t。橫向水平力，取橫行小車重量與額定起重量之和的20%，折合每個輪子3.3 t;橫向水平卡軌力取最大輪壓的20%，即10.2 t?，F有行車的最大輪壓為50 t。

考慮20年目標使用期，根據鑒定報告分析結論，腹板與上翼緣焊縫內側疲勞累計損傷0.69，腹板與加勁肋焊縫端點1.58(累積損傷超過1 h，即達到了疲勞壽命)。

按照升級改造后的吊車荷載對原有吊車梁進行強度和變形驗算:

絕大部分吊車梁上翼緣壓應力均處于270 MPa～320 MPa之間，超過原有鋼材的屈服強度。27 m，20 m跨度吊車梁豎向撓度均大于1/1 200。

4 加固方案

綜合以上內容，需要對吊車梁進行加固才能滿足吊車升級以后的要求。

吊車梁加固方法有以下幾種:增大截面法、斜板支撐加固法、改變受力體系法、預應力加固法、增加吊車間距法、采用CFRP材料加固法等。

由于使用耙式行車，本文按照現行《鋼結構設計規范》對吊車梁系統進行卡軌力核算。原有設計按照老規范，對卡軌力的計算遠遠低于現行值。

由于吊車橫向卡軌力的增大，造成本項工程吊車梁上翼緣的強度和剛度不足，應考慮對上翼緣板進行加固。由于上翼緣板頂部有73 kg/m的鋼軌道，采用增大截面法對上翼緣加貼鋼板的做法施工的時候較為不便，因此選用“Y”形斜板支撐加固法，見圖2。

采用此方法對吊車梁進行加固，在梁上翼緣位置形成了閉口截面，同時提高了上翼緣板的強度和剛度，有效地降低了偏心輪壓纏身的附加彎曲應力和局部壓應力。較大地增加了上翼緣板的抗扭能力。同時也增加了吊車梁的整體剛度，減少了變形。經過計算，當加強板的厚度取為上翼緣的厚度時，吊車梁的強度、撓度以及疲勞性能均滿足設計規范的要求。

此加固方法由于涉及到的焊縫較大，對焊接技術要求較高，施工時應從吊車梁跨中同時對稱地向兩側施焊，吊車梁兩側施焊也應該同時對稱地進行，以防止吊車梁施工時產生的變形不對稱;同時應采用合適的焊接工藝參數確保焊縫質量。具體措施見圖3。對于撓曲變形，破壞比較嚴重的吊車梁制動桁架水平支撐采用更換或者加大截面的方式進行處理，圖4為加大截面法加固吊車梁支撐的方法。同時應更換已經松動的螺栓，不得擰緊后繼續使用;修復已經損壞的檢修爬梯，對露天的吊車梁結構老化、脫落的油漆重新涂刷，恢復原樣;對損壞的露天走道網格板重新更換和涂裝。

本項目竣工投入實用已經3年多，通過業主的反饋，吊車運行正常，效果良好。

［1］ YBJ 219-89，鋼鐵工業建(構)筑物可靠性鑒定規程［S］.

［2］ GBJ 144-90，工業廠房可靠性鑒定標準［S］.

［3］ YB 9257-96，鋼結構檢測評定及加固技術規程［S］.