現場常用平衡梁的設計與分析

張經緯

摘 要：安裝工程中，設備的吊裝運輸經常需要使用平衡梁，本文提出了一種10T常用平衡梁的設計，并進行有限元校核計算。

關鍵詞：吊裝；平衡梁；有限元計算

一、簡介

在現實的安裝施工過程中，安裝單位經常遇到類似的情況：安裝的設備往往結構較為脆弱，如果在吊裝時直接將鋼絲繩與吊鉤連接，則在吊裝過程中會產生較大的側向力，可能對設備本體結構產生破壞作用，同時，為了保證吊索具的受力角度達到規范要求，減少設備水平方相上的受力，經常會使豎直方向上的吊索具長度增加，增大了吊裝難度，使吊車噸位不能得到充分的利用。為了解決以上問題，本文從實際情況出發，將一種常用噸位的平衡梁進行設計并選材，能夠使同噸位的吊車完成更多的施工作業。

二、平衡梁規格

本文中所介紹的平衡梁噸位為10T，安全系數取3，此種平衡梁的制作尺寸針對現場經常使用的各種類型的卸扣與吊裝帶、鋼絲繩，同時匹配相應的試驗載荷系數，進行平衡梁的設計。同時，該種平衡梁使用常見型號的工字鋼與碳鋼板作為制作材料，初步制作完成后進行噴砂、刷漆處理后，能夠多次重復利用，節省施工成本。平衡梁在使用過程中，可以結合設備本體上的吊點數量，通過多級組合的方式，將平衡梁與平衡梁、平衡梁與鋼絲繩、平衡梁與倒鏈等一起使用，使用不同的施工要求，提高施工水平。

三、平衡梁的制作

為便于制作，本文所描述的平衡梁的材料使用30a普通工字鋼與30mm厚的鋼板，材料均為Q235B，制作時需注意，為減少不必要的焊縫，增加平衡梁的安全系數，平衡梁的上部吊耳與下部吊耳的鋼板材料應采用統一整體，先在工字鋼上開出適合吊耳板穿過的空洞，再將鋼板材料穿過工字鋼，選取相應規格的焊條將吊耳板與工字鋼通過焊接固定，焊腳高度需高于母材厚度的70%，同時滿焊。由于平衡梁屬于吊裝施工中的重要設備，故在焊接完成后需進行必要的無損檢測作業，保證焊接達到規范要求。平衡梁制作完成后，應盡量滿足重復利用的要求，進行必要的防腐處理，故在制作完成后，需要進行整體噴砂、油漆等防腐處理，避免結構出現銹蝕等情況。結構的具體尺寸如下：

四、有限元計算

平衡梁設計完成后，為了保證平衡梁設計的安全與可靠，本文通過三維建模軟件進行1：1的立體建模，建模完成后導入有限元模擬軟件中，進行平衡梁工作時的真實情況模擬。本次有限元校核中，將模擬平衡梁吊起將10T的重物，得到如下圖所示的應力云圖與形變云圖，詳細情況如下圖所示：

由上圖可知，在模擬平衡梁吊裝10T重物時，本文所設計的平衡梁的最大形變量為0.00034mm，最大應力為69Mpa，滿足Q235B材料的使用要求，能夠使用該種材料及結構形式完成10T重物的吊裝作業。

五、結語

此種10T平衡梁的設計，經過有限元軟件校核后，安全系數大，能夠在不同的施工場合與不同設備結構的情況下，根據吊裝需要進行分級、組合使用，以滿足不同類型的設備吊裝，同時能保護所安裝設備的結構不因為水平方向上的分力而受到破壞，降低豎直方向上的吊裝高度，優化了吊車載荷，為施工提供便利！