壓桿失穩(wěn)對塔式起重機安全的威懾
塔式起重機是建設(shè)工地上應(yīng)用最廣、工作空間最大的起重機,因而塔機已為我國的建設(shè)事業(yè)做出了重大貢獻。然而,由于塔式起重機安裝得高、臂架伸得長、一般都是現(xiàn)場安裝、施工中要經(jīng)常頂升加高,因而塔式起重機比較容易引發(fā)事故,安全知識就特別重要。盡管從上到下,已一再強調(diào)要注意施工安全,有的地方也組織了培訓(xùn)班。但是不少單位和機構(gòu),在培訓(xùn)時只重學(xué)文件、學(xué)制度,技術(shù)知識的學(xué)習(xí)并沒有引起足夠重視,使得事故下降并不很明顯。筆者近兩年參于調(diào)查處理多起塔機事故,深感專業(yè)知識的缺乏,對塔機的安全構(gòu)成重大威懾。引發(fā)塔機事故的因數(shù)多種多樣,在這里,我想先談?wù)剦簵U失穩(wěn)對塔式起重機安全的威懾。
1 問題的提出
塔式起重機最可怕的事故是出現(xiàn)倒塔。一旦發(fā)生這種事故,往往是機毀人亡,損失慘重。特別是結(jié)構(gòu)件,有的折彎,有的斷開,有的撕裂,真是面貌全非。說句實話,面對這種情況,如果不具備一定的塔式起重機專業(yè)知識,要想對事故進行分析,是件很困難的事。但是,也有些地方在出了事故以后,只要看到發(fā)生了斷裂,就認為是質(zhì)量問題。而且特別容易做出材料不合格或者焊接質(zhì)量有問題的結(jié)論,這是不太妥當?shù)?。固?材料不合格和焊接不到位的現(xiàn)象是存在的,是事故隱患之一,但要做出結(jié)論仍然要有充分的事實依據(jù)。特別是對那些使用多年的塔式起重機,或是對那些多年來一直穩(wěn)定批量供貨的材料,要做這樣的結(jié)論更應(yīng)該慎重。因為塔式起重機發(fā)生破壞的因素很多,各種可能因素要進行對比。斷裂只是一種現(xiàn)象,不一定是發(fā)生事故的原因。很多人容易看到的只是斷裂現(xiàn)象。但斷裂有內(nèi)在質(zhì)量缺陷引起的,還有屬于連鎖反應(yīng)引起的,很多人卻看不清。實際上,在塔式起重機結(jié)構(gòu)中,壓桿失穩(wěn)引發(fā)的事故并不少見,可能比原發(fā)性受拉斷裂還要多,所以我們必須深入了解壓桿失穩(wěn)對塔式起重機的安全威懾。此外,有限元軟件的推廣應(yīng)用,有些人只注意計算節(jié)點應(yīng)力,不進行壓桿局部失穩(wěn)校核,也有可能留下安全隱患,值得提起注意。
2 塔式起重機主要結(jié)構(gòu)部件的受力分析
前面已提到:壓桿失穩(wěn)引發(fā)的事故并不少見,可能比原發(fā)性受拉斷裂還要多。要理解這句話,我們就首先有必要對塔式起重機主要結(jié)構(gòu)部件做出大概的受力分析。
2.1 底架和塔身
一臺塔機,不管其受力怎么復(fù)雜,但對底架和塔身來說,其上部的載荷都可簡化為一個正壓力和一個彎矩,正如插圖1所示。正壓力使塔身的4根主弦均勻受壓;而彎矩要靠主弦桿有拉有壓來平衡。如在對角線平面內(nèi)起吊,則標準節(jié)受力如圖2所示,靠臂架一方主弦受壓,靠平衡臂一方主弦受拉。也就是1號主弦受壓,3號主弦受拉。正壓力和彎矩組合后,1號主弦的壓力是相加的,所以壓力值就特別大,也最危險; 3號主弦的拉力要減去原來的均壓力,所以其拉力值要小于1號主弦的壓力的絕對值,就沒那么危險。所以塔機設(shè)計人員最關(guān)心的是主弦桿壓力。而一般人員常常以為拉斷才是最危險的,這是一種直觀錯覺。他們不了解受壓的危險性。
2.2 塔頂?shù)氖芰Ψ治?br /> 塔頂?shù)氖芰χ饕獊碜云胶獗劾瓧U和起重臂拉桿。正如圖3所示。可以看出: 平衡臂拉桿和起重臂拉桿的合力,對塔頂也構(gòu)成一個正壓力和一個彎矩。所以塔頂?shù)氖芰εc塔身類似,也是壓彎聯(lián)合作用,它的主弦桿受力狀態(tài),也是壓力大于拉力。
2.3 起重臂的受力
起重臂的受力比較復(fù)雜,它與拉桿布置以及起吊位置有關(guān)。圖4是一個雙拉桿的起重臂受力分析簡圖。從圖中可以看出:吊臂拉桿和小車牽引繩的水平分力,對吊臂構(gòu)成一個壓力,而吊臂自重和起吊載荷,使臂架產(chǎn)生鉛直平面內(nèi)彎矩,風(fēng)力和回轉(zhuǎn)慣性載荷,使吊臂產(chǎn)生水平側(cè)向彎矩。這些內(nèi)力組合,使起重臂仍然是處于壓彎聯(lián)合作用狀態(tài)。毫無疑問,吊臂主弦的壓力往往也是大于拉力。
從以上分析可知,塔機的主要結(jié)構(gòu)部件,其桿件所受的最大內(nèi)力,往往都是壓力大于拉力,所以要高度注意壓力對安全的威懾。
3 結(jié)構(gòu)桿件的承載能力
受拉桿件,它的破壞形式可以是塑性伸長、拉斷、或者疲勞開裂。對拉伸破壞大家都好理解,用不著多說。然而,受壓桿件的破壞形式是什么呢?有的人就不那么清楚了。那就是局部失穩(wěn),或者說局部屈曲。
其實桿件局部失穩(wěn)比拉斷要危險得多!那到底什么是局部失穩(wěn)呢?我們知道,拿一根細長桿,上面加壓力,當壓力不大時,桿子是直的,當壓力一步步增加,突然,桿子會變彎,而且會喪失原有的承載能力,這就是局部失穩(wěn)。產(chǎn)生由直變彎的這個壓力就叫臨界壓力。臨界壓力的大小主要取決于桿件的長細比,與微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系不大。桿件失穩(wěn),或者說屈曲,是突發(fā)性的,沒有聲響,不容易察覺,但一旦失穩(wěn)就會降低或者喪失承載能力,所以危險性很大。在結(jié)構(gòu)力學(xué)上臨界壓力是可以計算的。對于兩端鉸支的桿件,其臨界壓力:
Pcr=π2EJ/L2 (1)
式中: E為材料彈性模量
J為桿件截面慣性矩
L為桿件長度或結(jié)構(gòu)部件中桿件的節(jié)距
在這里的計算式,主要是為了介紹失穩(wěn)的概念和影響因素,更準確的計算還要考慮別的因素,不是幾句話可以講清楚的,不宜在這里多加論述。塔式起重機的結(jié)構(gòu)設(shè)計特別要注意控制臨界壓力。在設(shè)計上,一般用臨界壓力除以桿件截面面積等于臨界應(yīng)力來控制,記作σcr ,而且一般控制在彈性范圍內(nèi)失穩(wěn),也即取:
σcr= Pcr/F=π2EJ/L2/F (2)
如果令 J=F×i2 代入上式,會得到
σcr= π2E/(L/i)2 =π2E/λ2 (3)
其中:λ= L/i i就是桿件的慣性半徑,λ就叫桿件的長細比。
可以看到:臨界應(yīng)力只取決于桿件的彈性模量和長細比λ。
所有鋼材,彈性模量都差不多,對局部失穩(wěn)來說,主要就取決于長細比。有的塔機,為了減輕自重,采用了低合金鋼代替普通碳素鋼,這只能提高抗拉強度,并不能提高臨界應(yīng)力,要提高臨界應(yīng)力,還是要縮小長細比。要想保證在彈性范圍內(nèi)失穩(wěn),就要使σcr<σS。并且令:=σcr/σS 叫做桿件的穩(wěn)定系數(shù)。在彈性范圍內(nèi)失穩(wěn),其絕對值小于1。對Q235普通碳素鋼和16Mn鋼,對應(yīng)不同的λ值,有不同的值,設(shè)計規(guī)范上有表可查。
我國現(xiàn)有的塔式起重機,結(jié)構(gòu)件多用Q235型鋼焊接而成。Q235為普通碳素鋼材,σS=235MPa,σb=375~460MPa(見GB700-88); 在塔機設(shè)計時,一般取容許應(yīng)力 [σ]=170MPa 也就是說:
滿應(yīng)力時產(chǎn)生塑性伸長的安全系數(shù)為nS=235/170=1.38;
產(chǎn)生斷裂的安全系數(shù)nb=380/170=2.23~2.64;
而壓桿穩(wěn)定系數(shù)的選取,與部件受力大小和重要性有關(guān)。例如對標準節(jié)的主弦桿,可以取=0.93~0.97。假如取=0.95,滿應(yīng)力時壓桿的安全儲備系數(shù)nY=235×0.95/170=1.31倍;就要低于nS和nb。
為了更安全,假定在設(shè)計時只取:σ壓 =165 MPa
這時主弦桿受壓實際的安全儲備為: 235×0.95/165=1.35倍。
為了說明問題,我們舉一個實例:
假如某臺QTZ80tm塔機,其上部正壓力取40t,則該塔機塔身每根主弦分攤的均壓力就是10t。在滿載條件下,假定受壓主弦的最大計算壓力是80t,則受拉主弦的最大計算拉力就會是60t。當受壓主弦最大壓應(yīng)力取165 Mpa時,此時受拉主弦最大拉應(yīng)力僅為: 124 MPa,比壓應(yīng)力要低得多!
主弦拉伸產(chǎn)生塑性變形的安全系數(shù)為: nS=235/124=1.89倍。
主弦拉伸產(chǎn)生宏觀斷裂的安全系數(shù)為: nb=380/124=3.06倍,比n壓=1.35 要高得多!所以一般情況下不容易發(fā)生主弦拉伸斷裂。而是主弦桿的局部失穩(wěn)。
通過上面的分析,說明塔機標準節(jié)承載能力主要取決于受壓的主弦桿,是局部失穩(wěn)破壞。對于塔頂和臂架,因為也都是壓、彎聯(lián)合作用,情況與此類似,往往也是局部失穩(wěn)破壞起主要作用。但塔機出事故時,事實上會看到多處斷裂現(xiàn)象,這又該怎么看呢?這就需要分清:原始缺陷斷裂和連鎖反應(yīng)斷裂不同,現(xiàn)象和真正原因不是一回事。
4 關(guān)于質(zhì)量缺陷斷裂和連鎖反應(yīng)斷裂的區(qū)別
當一臺塔機發(fā)生事故后,現(xiàn)場看到的肯定是有結(jié)構(gòu)件斷裂,有桿件彎曲,有焊縫開裂,有的部件完全解體,面貌全非。進行事故原因分析是很困難的工作,必須深入調(diào)查,細致觀察現(xiàn)場情況,從產(chǎn)品設(shè)計、材料選擇、焊接質(zhì)量、斷裂面情況、現(xiàn)場操作、使用情況、載荷大小、使用經(jīng)歷、工作年限、安全裝置和工作機構(gòu)是否正常等各個方面,做出種種可能性設(shè)想。再應(yīng)用科學(xué)分析手段,對所觀察到的現(xiàn)象和調(diào)查了解到的情況,進行系統(tǒng)分析和邏輯推理。在分析中,要多提問題,多聽取各方面意見,只要發(fā)現(xiàn)矛盾,要敢于否定自己的設(shè)想。最終必須找到一個能解釋所觀察到的現(xiàn)象、符合邏輯推理、讓人們能夠接受的分析結(jié)論。在分析過程中,專業(yè)知識是很重要的,要切忌只看現(xiàn)象、不究實質(zhì)、想當然的輕易下結(jié)論。但不管情況怎么復(fù)雜,對于結(jié)構(gòu)破壞,最重要的是必須要抓住載荷分析、應(yīng)力分析和結(jié)構(gòu)承載能力分析,因為任何破壞,總離不開是實際應(yīng)力超過所能承受的極限應(yīng)力才能引起。也就是說實際載荷超過了安全儲備范圍。你必須找到引起應(yīng)力超值的原因。
對于承受壓、彎聯(lián)合作用的結(jié)構(gòu),前面我們已經(jīng)分析過,承受壓力的桿件,其安全儲備系數(shù)最低,也即破壞往往由壓桿局部失穩(wěn)引起。但桿件失穩(wěn)以后,其承載能力就要下降。實際上桿件失穩(wěn)后,開始只是微彎,并不明顯,若現(xiàn)場沒有發(fā)現(xiàn),還會繼續(xù)使用。結(jié)果每起吊一次,彎曲撓度就增加一點,彎曲撓度越大,承壓能力就越低,在外載荷不變情況下,受拉主弦的拉力就要增加。而對塔身來說,當標準節(jié)主弦彎曲時,該節(jié)距兩端面就會靠攏,塔身上部就會開始傾斜(見圖5)。在傾斜后起重力矩還要增大,要平衡該起重力矩,受拉主弦的拉力就還要大大增加,這是受壓主弦屈曲后必然發(fā)生的連鎖反應(yīng)!本來受拉主弦連接套附近或結(jié)點焊縫附近,就存在不可避免的應(yīng)力集中,當拉力增大到一定值時,受不了了,就會發(fā)生斷裂。這種斷裂就是連鎖反應(yīng)斷裂。這只是一種斷裂現(xiàn)象,但不是發(fā)生事故的真正原因。
有的地方,一看到有斷裂現(xiàn)象出現(xiàn),就認為是質(zhì)量缺陷。他們往往找人做一下金相分析就下結(jié)論,這是不妥的。的確,因質(zhì)量缺陷引發(fā)的事故也存在,但必須明確找到缺陷源和引發(fā)因素。比如焊接不到位,焊縫尺寸太小,里面嚴重夾渣甚至于塞有焊條;構(gòu)件材料或尺寸與圖紙不符;所用材料不正規(guī),沒有質(zhì)量保證書;孔邊或形狀復(fù)雜的零件有尖角存在,容易引起應(yīng)力集中等等。總之,從載荷到使用歷史,必須認真檢查分析,才能找到真正的事故原因。一般地說,對使用時間較長的塔式起重機,由質(zhì)量缺陷引起的事故很少見,因為如果存在原始質(zhì)量缺陷,在早期使用中早就會表現(xiàn)出來了。但老塔式起重機最可怕的是疲勞破壞和磨損破壞,用戶要特別注意維護檢查。一查安全機構(gòu),特別是力矩限制器,不要讓它失靈而引起超載;二查節(jié)點處、孔邊緣、尖角處和連接頭附近是否有疲勞裂紋;三查易磨損處的磨損量是不是太多。一旦發(fā)現(xiàn)裂紋和磨損過多,要立即補焊,而且要同時檢查力矩限制器是否失靈,因為疲勞開裂與長期載荷失控有關(guān)。對于使用歷史不太長的塔式起重機,如安裝時做過試驗和調(diào)試,使用中出現(xiàn)了斷裂事故,首先要查力矩限制器是否工作正常。只要力矩限制器是正常的,那由質(zhì)量缺陷引發(fā)事故的可能性就比較大。要害就是要查焊縫、孔邊緣、尖角附近等應(yīng)力集中處,因為在力矩沒超過額定載荷情況下,局部失穩(wěn)就不會發(fā)生(有桿件碰彎的情況例外),既然連臨界應(yīng)力都達不到,那離強度極限就更遠,所以母材的斷裂就更難發(fā)生了,只有焊接質(zhì)量和原始缺陷才可能是薄弱環(huán)節(jié),但由原始缺陷引起的斷裂,其斷裂面往往有新、舊斷裂面的明顯界限,舊斷裂面是缺陷源處應(yīng)力集中、裂縫慢慢擴大所留下的。如果沒有看到舊斷裂面的痕跡,而對面桿又有彎曲現(xiàn)象,那這種斷裂就是屈曲失穩(wěn)引發(fā)的連鎖斷裂。因為沒有缺陷源的主弦桿,其破斷拉力不可能低于臨界壓力。正是這樣,才在這里提出要強調(diào)壓桿失穩(wěn)對塔式起重機的安全威懾。
5 提高理性認識,注意防止受壓桿件失穩(wěn)
通過前面的介紹,大家就會明白:對塔式起重機結(jié)構(gòu)件來說,除了斷裂破壞,還有一種更危險的破壞形式,那就是壓桿局部失穩(wěn)。當然,前面的介紹只是概念性的,要真正會設(shè)計計算還要考慮其他因素,但是能從只有單一的斷裂破壞概念進入到懂得受壓桿件局部失穩(wěn)破壞,這在理性認識上已經(jīng)提高了一步。對于使用單位和管理部門來說,提高關(guān)于壓桿失穩(wěn)對塔式起重機的安全威懾的理性認識很有必要。有的用戶使用塔機,認為只要能吊起來就沒事了,就是安全的,實際并非如此。因為他們不了解塔機結(jié)構(gòu)件到底存在有那些危險因素,更不了解各種破壞因素的安全儲備,所以各種各樣的不自覺的違章作業(yè)較多,犯了錯誤還不知道;有的地方管理部門,抓安全不知道什么是要害,查安全不查安全裝置是否正常,而是查一些無關(guān)緊要的地方;出了事故,不注意保護現(xiàn)場,盡快請專業(yè)機構(gòu)和專業(yè)人員來幫助分析,而是在當?shù)卣乙恍┤藖砜纯?,大家按自己的認識就討論出一個說法。這樣做是很不利于吸取教訓(xùn)、搞好安全生產(chǎn)的。有的地方只做一下金相分析,就給事故原因下結(jié)論,也是很不慎重的。因為金相分析只能定性地看一看材料或者焊縫的金相組織情況,并不能定量確定材料的承載能力,搞不清應(yīng)力分布情況和各種安全因素的大小,這又怎么能找到真正的原因呢?實際上,塔式起重機是特種產(chǎn)品,是要許可證才能生產(chǎn)銷售的,出了事故往往都是大事故,因此制造商還比較謹慎,所用材料基本上是大鋼鐵廠提供的大批量生產(chǎn)的材料,一般都會有質(zhì)量保證書。低質(zhì)量塔機產(chǎn)品也有,但不像其他商品那樣容易出現(xiàn)假冒偽劣;到是在使用管理上,由于缺乏培訓(xùn),特別缺少理性認識,要控制違章作業(yè)是比較困難的。因此我們一再呼吁,管理部門要重視加強技術(shù)培訓(xùn),提高理性認識,切實有效地防止事故。其中防止壓桿失穩(wěn)就是一個重要方面。
要防止壓桿失穩(wěn)破壞,我以為要特別注意以下幾點:
5.1 確保塔機安全裝置正確有效的工作
在使用塔機時,一定要保持安全機構(gòu)正常有效的工作,特別是力矩限制器。因為發(fā)生局部失穩(wěn),一定要實際壓力超過臨界壓力。只要力矩限制器正常,不管什么原因造成超載,就會報警和停電,叫你吊不起來。只要不超載,實際壓力就不會大于臨界壓力,也就不會出現(xiàn)桿件局部失穩(wěn)。然而,在工地上,力矩限制器調(diào)好后,平時工作機會并不多,過一段時間后,到底工作正常不正長,操作者并不知道,這就容易引發(fā)事故。因此一定要注意檢查維護。辦法是每隔一段時間,要去撥動一下力矩限制器限位開關(guān)的觸頭,看它是否還會報警。如果沒有反應(yīng),就要先查力矩限制器的傳感電路,一定要找出原因并處理好后才能繼續(xù)操作。有些工地把小塔機當大塔用,故意把力矩限制器的電路撤掉,這是非常危險的,是嚴重違章行為。
5.2 要保護桿件不要有初彎曲
塔機在轉(zhuǎn)移搬運過程中,要特別注意防止碰彎桿件。因為有初彎曲的桿件,其承載能力低于直桿,也就是說,實際上彎桿已經(jīng)失穩(wěn),再承受過大載荷,只會加大彎曲撓度,提早出現(xiàn)破壞。如能發(fā)現(xiàn)彎曲,一定要先補強才能繼續(xù)使用。
5.3 正確執(zhí)行規(guī)定的安裝程序
嚴格按使用說明書指定的安裝順序進行安裝和拆卸。在塔式起重機使用說明書中,為了防止不平衡力矩過大,在安裝平衡臂和起重臂時,明確規(guī)定先安裝平衡臂,加1~2塊平衡重后,再安裝起重臂,最后才裝上全部平衡重。拆塔時正好相反,一定要先拆平衡重,只留下1~2塊,才能拆起重臂。這一安裝過程,對塔頂和塔身來說,其受的不平衡力矩是:先后傾,再前傾,最后是后傾。但每種狀態(tài),傾翻力矩都在容許范圍內(nèi)。然而由于缺乏理性認識,有些工地對此并不注意,因而引發(fā)重大事故,特別是拆塔過程事故更多。例如有一個工地,在安裝塔機起重臂時,根部銷軸找不到了,就車了兩個銷軸代用, 塔式起重機安裝好后,原配銷軸又找到了,就想換下來,這就要拆起重臂。當時有人提醒,要先拆平衡重塊,才能拆起重臂。但其負責(zé)人嫌麻煩,就叫用汽車吊起吊起重臂,結(jié)果造成塔頂后主弦失穩(wěn)、塔機向后傾倒的嚴重事故。還有一個單位,在安裝塔機時,裝完起重臂后,沒及時拆掉起升繩卡,就裝平衡重,裝完平衡重就下班,第二天再去拆起升繩卡。為了把起升繩放松一點,在司機還沒來時,安裝人員自己去開起升機構(gòu),結(jié)果正好開反了方向,起升繩不但沒放松,反而把吊臂上提,吊臂拉桿靠塔頂?shù)囊恍《嗡沙?使對塔頂向前的拉力突然減小,但此時全部平衡重已加上去了,平衡拉桿拉力很大,結(jié)果引起塔頂后主弦桿屈曲,頂部向后傾倒(見圖6),平衡臂下砟的重大事故。
5.4 頂升時注意調(diào)好平衡
在塔機加節(jié)頂升時,一定要注意調(diào)好前后平衡,要使被頂起的部分的重心大體落在頂升油缸上。辦法是:如果重心靠后,一定是頂升套架的前上滾輪與塔身前主弦接觸;后下滾輪與塔身后主弦接觸。此時慢慢向前移動變幅小車(帶所吊的平衡標準節(jié)),使前上滾輪或后下滾輪有一個離開標準節(jié)主弦桿就可以了(假定此前滾輪位置基本調(diào)得對稱)。反之亦然。如果頂升時頂部的平衡調(diào)得不好,套架滾輪對標準節(jié)主弦桿壓力太大,有使主弦桿發(fā)生初始彎曲的可能性,這就易引起壓桿失穩(wěn)破壞。
5.5 頂升時要把臂架鎖定在正前方
頂升時起重臂一定要在正前方,而且一定要鎖好回轉(zhuǎn)制動。因為如果偏離正前方,比如說在標準節(jié)對角線方向,頂部的不平衡力矩(這在實際上總是存在的)就會由單個滾輪來傳遞。單根主弦受力就大,而且套架的引入門邊框主弦,由于缺少橫腹桿支撐,節(jié)距較長,長細比較大,所以臨界壓力較低,比較容易失穩(wěn)。不太大的前傾力矩,就可能會引發(fā)頂部傾翻事故。有一個工地,在給一臺25tm塔機頂升加節(jié)時,在20多米高處,頂完一個節(jié)距后,再頂?shù)诙€節(jié)距時,因液壓系統(tǒng)故障,頂不動了,造成上不能上,下不能下。當時安裝人員也很著急,總希望先放下已經(jīng)頂起的節(jié)距,但沒有達到目的就天黑了,只好決定第二天再處理??墒怯峙峦砩瞎物L(fēng),就把回轉(zhuǎn)制動給放松了。第二天上班時,臂架已轉(zhuǎn)到大約90°方向,但還沒有出事,可是他們沒把臂架轉(zhuǎn)到正方向并鎖定,就去拆卸液壓泵站。就在拆卸的過程中,受壓的引入門邊框失穩(wěn),導(dǎo)致已頂起的頂部傾倒而造成機毀人亡的特大事故。很可惜!本來這些安裝人員還是很小心,也知道橫向風(fēng)力的危險,才放松回轉(zhuǎn)制動??墒翘幚砩喜⒉徽_。一是當天應(yīng)立即清洗液壓系統(tǒng),而不是降塔,只要系統(tǒng)回路一通,問題就好解決了。再是第二天應(yīng)先使起重臂轉(zhuǎn)到正前方并鎖定,才能做其它事。估計他們并不太理會臂架不在正前方而且未制動,對引入門邊框受壓桿失穩(wěn)構(gòu)成多么嚴重的威懾。
5.6 重視斜拉側(cè)拉的危險性
要嚴禁斜拉、側(cè)拉起吊重物,特別是大幅度起吊時更要注意。因為斜拉、側(cè)拉起吊,除了起重力矩外,臂架還要受到一個水平橫向力矩。這個力矩會使臂架根部下主弦桿產(chǎn)生一個較大的壓力,大幅度起吊時,起重力矩也使下主弦產(chǎn)生壓力,這兩個壓力疊加,很可能使臂架下主弦桿失穩(wěn)屈曲,導(dǎo)致側(cè)向折臂,進而前后失去平衡而倒塔(見圖7)。
5.7 不可輕易起吊不知重量大小的物品
在力矩限制器沒有調(diào)好或失靈的情況下,大幅度起吊不知重量大小的重物,造成起重力矩失控,很容易導(dǎo)致臂架根部下弦桿或者塔身標準節(jié)主弦桿失穩(wěn)而倒塔(見圖5和圖7)。
5.8 老塔機要注意磨損對承受力的降低
塔機年久失修,臂架下弦桿導(dǎo)軌磨損嚴重,檢查保養(yǎng)又不注意,造成薄弱環(huán)節(jié)局部抗彎能力大大下降,容易使臂架下弦局部失穩(wěn)(見圖7),引起折臂倒塔。故塔式起重機應(yīng)當有報廢年限的限制。然而要用戶報廢塔機卻是很難接受的事,因為他們不一定很理解臂架下弦桿磨損對臂架安全威懾的嚴重性。等出了事才報廢損失太大。
5.9 對中低層建筑建議推廣應(yīng)用下回轉(zhuǎn)固定式塔機
減少結(jié)構(gòu)部件的內(nèi)力矩是防止壓桿失穩(wěn)的最有效措施。對承受壓、彎聯(lián)合作用的結(jié)構(gòu)部件,其受壓桿件的壓力大小主要取決于所在截面的彎矩而不是正壓力。因此,在設(shè)計構(gòu)造上要盡量減小結(jié)構(gòu)部件的內(nèi)力矩。長臂架塔機采用雙拉桿,優(yōu)化吊點位置,其目的都是要減小臂架的內(nèi)力矩。所以采用長臂架后,折臂現(xiàn)象并不太多。對于塔身來說,只要起吊的不平衡力矩確定以后,對所有上回轉(zhuǎn)塔機,其最大內(nèi)力矩主要決定于塔身高度。高塔打附著實際也是為了減小塔身內(nèi)力矩。
但對于下回轉(zhuǎn)塔機來說,情況卻發(fā)生了根本變化。下回轉(zhuǎn)塔機頂部的不平衡力矩,可以由平衡拉桿受拉和塔身受壓來傳遞,一直傳到底部的回轉(zhuǎn)支座上(見圖8)。塔身以受壓為主,再加上一點不太大的附加力矩。這樣一來,標準節(jié)主弦桿發(fā)生失穩(wěn)屈曲的可能性很小,結(jié)構(gòu)重量就可以減輕。如果底座采用固定式安裝,就很難倒塔,可有效提高安全保障。這種比較安全而又輕便的塔機,對12層(36m高)以下的建筑物,很值得推廣應(yīng)用。而這樣的建筑物,正是量大面廣、到處都有的中、低層建筑。在國外,下回轉(zhuǎn)塔機數(shù)量很多,期望中國人也要更新觀念,改變現(xiàn)有上回轉(zhuǎn)塔機一統(tǒng)天下的局面。
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文章名稱:《壓桿失穩(wěn)對塔式起重機安全的威懾》
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