基于一臺通用橋式起重機升拱修復方法的探討

謝磊+戴夢湖

【摘 要】橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。具有結構簡單，維修方便，起重量大等特點，并廣泛運用于各類型工廠車間。目前，根據其工況條件及使用時間的不同，已存在部分橋式起重機的箱型梁下撓及拱度減少等現象。本文基于一臺通用橋式起重機升拱修復現場試驗而進行的升拱方法探討。

【關鍵詞】橋式起重機；拱度；修復

一、設備概況

水泥公司生產車間的一臺通用橋式起重機，基本情況如表1：

二、設備主梁下撓原因分析

造成橋式起重機主梁下撓的原因是多方面的。如設備本身的設計不合理，制造過程中的下料和焊接工藝不科學以及設備操作使用不規范等原因都可能導致起重機主梁下撓的形成。而針對本文分析的這臺設備，根據現場設備使用工況分析可知，該設備使用年限為14年，每天運行時間平均大于10小時，起重量限制器裝置失效且所吊物品為巖石（不排除超載情況）。因此，綜上分析導致該設備主梁下撓的主要原因是投用時間長，高負荷運行等改變其工作級別的使用以及存在不規范操作等。

三、設備主梁修復方法的選定

目前，我國現行的起重機主梁下撓修復方法較多，概括起來主要分為：熱（冷）縮主梁受拉區和預應力張拉兩大類。此兩類方法雖采用形式、手段、材料有所區別，但修復原理都是采用反彎主梁，補強應力的技術路徑。通過對比兩類修復方法的特征及缺陷，得出以下分析：

（一）第一類修復方法

該方法是利用熱（冷）手段縮短主梁自身受拉區，依靠產生的偏心拉力來拉彎主梁，然后采用型鋼進行加固。目前應用較多的為火焰矯正法，此方法的原理是在主梁上局部加熱，使金屬結構的某些地方產生塑性變形，冷卻后由殘余的局部收縮應力達到矯正的目的。利用火焰矯正法時要注意：

（1）加熱溫度應為700℃至800℃，此時鋼板呈現桃紅色，加熱溫度不應過高或過低。此時金屬的屈服極限趨近于零，處于“熱碳鋼”狀態，矯正效果最好。

（2）為了減小腹板的波浪度，加熱點應在隔板處。加熱點應避開主梁危險截面，經加熱矯正后烤點部位應力加大，因此危險截面的負荷應力也加大，容易使矯正變形失效。

（3）同一位置不能重復加熱，不但效果不好，對金屬的金相組織也有損害。

（4）主梁變形矯正后主梁應加固。因矯正后主梁有較大應力，再加上多年使用，金屬材料疲勞度增加，剛性不足，如不加固，不但矯正效果得不到保持，變形現象也會加重。一般加固的方法是在主梁跨度內下蓋板兩側用槽鋼做腹板，再加一層下蓋板，以增加主梁斷面。

此種方法矯正效果較好、施工工藝也較為簡單、靈活性強。但是火焰矯正時，將主梁矯正部位頂起，增加了施工難度和技術要求；且矯正后仍需要再用槽鋼加固主粱，否則將產生更嚴重的塑性變形，且不易二次修復。

（二）第二類修復方法

該方法是利用加裝的預應力拉筋，依靠施加偏心拉力的方法來拉彎主梁，從而達到修復主梁拱度并加強主梁應力強度的作用。目前應用較多的為預應力法，此方法的原理是是在主梁的下蓋板兩端通過固定支座，用預應力張拉多根鋼筋或鋼絲繩，使主梁受到一個彎矩（主梁上半部受拉應力，下半部受壓應力），在這彎矩作用下主梁恢復上拱。當主梁承受載荷作用時，工作壓力恰好和鋼筋預應力相反，這樣鋼筋預應力就可以抵消部分工作壓應力，從而提高了主梁的承載能力。利用預應力法時要注意：

（1）預應力法不適宜主梁的水平彎及局部變形，只適用于橋式起重機箱形主梁拱度下撓的矯正。

（2）拉筋安裝時應保證每根拉筋受力均勻，預加力對準偏軌梁的剪力線。

此種方法是一種主梁下撓矯正的有效方法，矯正后上拱值準確并且穩定，根據日常使用中的變化還可以隨時調整。并且矯正簡便可靠、容易準確控制、施工周期短、矯正成本低等。因此，根據該起重機使用工況及整機性能評估后，決定采取預應力法對該設備進行升拱修復。

四、修復結果分析及總結

設備修復前后，經水準儀測量相關拱度參數，如表2所示：

通過表2相關數據不難看出，該設備梁1由修復前的下撓59mm恢復至修復后的上拱23mm，梁2由修復前的下撓55mm恢復至修復后的上拱23.5mm，修復效果明顯。而根據《GB/T14405-2011 通用橋式起重機》中5.3.9的規定“起重機在做靜載試驗時，應能承受1.25倍額定起重量的試驗載荷，主梁不應產生永久變形。靜載試驗后的主梁，當空載小車在極限位置時，上拱最高點應在跨度中部S/10范圍內，其值不應小于0.7S/1000。”即修復后的設備在完成1.25倍載荷試驗后，上拱度不應小于H=0.7S/1000=0.7*22.5m/1000=15.75mm，而實際完成試驗后梁1的上拱度為19mm，梁2的上拱度為18mm，皆符合《GB/T14405-2011 通用橋式起重機》中5.3.9的要求。因此，本文所述的通用橋式起重機的升拱方法較為成功。

【參考文獻】

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[4] 《GB/T14405-2011 通用橋式起重機》

[5] 《GB/T3811-2008 起重機設計規范》endprint