門式起重機有效懸臂靜撓度的檢測分析

唐煒祺 上海鐵路局科研所

1 引言

對門式起重機有效懸臂靜剛度的測定，目前許多檢測部門采用的方法是在有效懸臂處定出測量基準點，用經緯儀或水準儀定出標高，然后將小車或電動葫蘆運行至有效懸臂處，起吊額定起重量，此時觀察測量基準點的標高差，這個差值就被定為是主梁在有效懸臂處的處置靜撓度。從表面來看，這種測定方法沒什么問題，但從理論上分析和在安慶北站20 t/10 tU型門式起重機的實測操作來分析，發現該方法存在欠妥之處。

2 靜撓度

彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，用y表示。簡言之就是指梁、桁架等受彎構件在荷載作用下的最大變形，通常指豎向方向y軸的，即構件的豎向變形。而靜撓度即指在靜力載荷下的撓度，也就是不隨時間發生變化的載荷下產生的撓度。

3 關于門式起重機有效懸臂靜撓度的相關規定

為了檢測起重機的靜態剛性，在GB/T3811-2008《起重機設計規范》中規定“自行式小車（或電動葫蘆）位于橋架主梁有效懸臂長度時，由額定起升載荷及小車（或電動葫蘆）自重載荷在該處產生的靜撓度f1與有效懸臂長度L1的關系，推薦為f1≤L1/350。 ”

在JB/ZQ8002-89《通用門式起重機產品質量分等》的考核項目及指標中，跨度中點下撓度 A3～A6 級≤S/800，A7、A8級≤S/1000，S為起重機跨度。有效懸臂處下撓度≤L1（ 或L2）/350，L1、L2為左右端有效懸臂長度。

4 關于安慶北站20 t/10 tU型門式起重機靜剛度檢測分析

4.1 當地安全檢測機構的第一次靜剛度檢測及結論

安慶北站20 t/10 tU型門式起重機跨度S=22 m，有效懸臂長Lc=6 m，工作級別為A5級，安裝完畢后，按照規定先由當地安全檢測機構進行檢測。他們按照本文引言中提到的常規測量方法，測得主梁有效懸臂處的垂直變位為20mm，并依據標準中的規定，主梁有效懸臂處的垂直靜撓度應≤Lc/350=6000/350=17.1mm，因此判定該起重機的主梁質量為不合格產品。

4.2 復檢時的靜撓度檢測及數據分析

在當地安全檢測機構的參與和使用單位有關人員的監督下，我們使用同樣的測量方法對該機主梁的靜態剛性進行了復檢。為了全面觀察起重機主梁的變形，在起重機主梁上布置了如圖1所示的A、B、C三個測點（A為有效懸臂處、B、C為主梁的支腿連接處）。在A點加載額定載荷后，測得的結果為：C點上移1 mm，B點下移 7 mm，A點下移 20 mm（ 見圖 2）。

圖2

圖1

通過分析測得的結果，我們認為：C點上移1 mm是因為A點加載后受杠桿作用的影響C點會減載，而C點減載是由于大車軌道下彈性墊板及支腿的彈性變形所至；B點下移7 mm是因為A點加載后，B點相應地增加了下壓力，由此產生了B點所在位置支腿的垂直變形及大車軌道下彈性墊板的壓縮變形，加載變形后的主梁如圖2中A，B，C，的連線。從上圖可以看出，假定主梁AC是個剛體，由于B、C兩支座的位移，則應引起A點位移到A″處，從而可以看出A′A″才是該有效懸臂真正的靜撓度。設AA″=△，因為 C′EB′和 C′DA″是兩個相似三角形，可以成立等式：

所以△=9.2（ mm）

這樣A點的垂直靜撓度（即主梁在有效懸臂處的垂直靜撓度）應為10.8mm小于Lc/350=6000/350=17.1 mm，因此認為該起重機的靜態剛性是符合相關規定的。對此復檢結果，當地安全檢測部門和使用單位均沒有提出異議。

5 結論

標準中明確指出，所進行的結構垂直靜撓度的測量和控制是對主梁，而不是對整個機構而言，但現在許多單位所用的有效懸臂靜撓度的測量方法測出的數據，不僅包括有效懸臂靜撓度的變形，還包括了起重機支腿變形的影響，是主梁有效懸臂處的垂直總變值，并不是主梁有效懸臂的垂直靜撓度。若不加以區分，全都作為靜撓度變形處理，是不準確的，容易發生錯誤判斷。

因此，測量主梁有效懸臂處的垂直撓度時，應注意測量支腿頂部的垂直變形量，再通過有關計算消除支腿變形對有效懸臂靜撓度的影響，然后才能與相關標準上規定的理論值進行比較，從而正確判定主梁鋼結構懸臂的靜態剛性。