炼钢厂房中的吊车梁是厂房中重要构件,决定着炼钢厂是否能够正常生产运行,但由于炼钢厂吊车的起重量大,运行频率高等特点造成吊车梁经常出现疲劳破坏问题,发现这些问题以后可以通过加固方式进行处理,现就重型工作制下吊车梁疲劳问题加固方案进行介绍。 01 疲劳裂缝开始位置
炼钢厂房中的吊车梁是厂房中重要构件,决定着炼钢厂是否能够正常生产运行,但由于炼钢厂吊车的起重量大,运行频率高等特点造成吊车梁经常出现疲劳破坏问题,发现这些问题以后可以通过加固方式进行处理,现就重型工作制下吊车梁疲劳问题加固方案进行介绍。
01 疲劳裂缝开始位置
不同形式的吊车梁 其疲劳破坏开始的位置不同,即裂缝开始的位置不同:
圆弧式突变支座钢吊车梁疲劳裂缝开始于端部变截面处
图1 圆弧式支座疲劳裂缝开始位置
图2 圆弧式支座疲劳裂缝发展位置
直角式突变支座钢吊车梁疲劳裂缝开 始于端部突变处
图3 直角式突变支座疲劳裂缝开始位置
图4 直角式突变支座疲劳裂缝发展位置
等截面钢吊车梁疲劳裂缝开始于跨中上翼缘与腹板交汇处
图5 等截面钢吊车梁疲劳裂缝开始位置
图6 等截面钢吊车梁疲劳裂缝发展位置
02 疲劳计算结果及加固方案设计
根据吊车梁形式及受力情况进行有限元计算,得出结果如图7~9所示,从结果可以看出计算结果高应力区符合实际破坏情况。
图7 圆弧端支座疲劳破坏位置应力图
图8 直角式突变支座疲劳破坏位置应力图
图9 等截面钢吊车梁疲劳破坏应力图
根据实际疲劳裂缝布置的位置和计算结果制定加固方案:
1、 针对圆弧段支座吊车梁采用的是“贝壳板”加固方式 ,采用类似于贝壳形状的钢板焊接在两端腹板和翼缘上,支座反力通过贝壳板传到腹板位置,避开疲劳破坏的高应力区从而达到保护梁本体的作用,如图10所示;
2、 直角式突变支座吊车梁采用双夹板加固方式 ,即在支座区域采用两块钢板将原腹板进行加厚,加厚方式采用高强螺栓群方式,同时插板位置也要进行增强,这样做主要目的就是增大了疲劳破坏位置的构件尺寸,降低疲劳应力,如图11所示;
3、 等截面吊车梁采用“Y”形板加固方案 ,即在梁上翼缘和腹板之间增加两块钢板形成“Y”形,采用这样做法可以将轨道荷载通过两块钢板传到腹板,避开翼缘和腹板之间焊缝的疲劳高应力区达到保护梁本体的作用,如图12。
图10 “贝壳板”加固方式应力图
图11 双夹板加固方式应力图
图12 “Y”形板加固方式应力图
03 工程应用
上述各加固方案在实际工程中的应用体现出良好的效果,以下为某个工程中加固的实际案例,如图13-15。
图13 “贝壳板”加固方式实际应用
图14 双夹板加固方式实际应用
图15 “Y”形板加固方式实际应用
04 结语
需要指出的是, 这种针对疲劳问题的加固不是一劳永逸的,也不是加固的越“强”越好 。合理的加固应该根据吊车梁实际损伤情况、实测应力谱和有限元模型计算结果,评估加固效果,确定安全使用年限和加固的连接构造细节。盲目的加固不仅不能取得理想的效果,还很有可能把可以加固的吊车梁加固成必须更换的梁。 在对吊车梁疲劳诊治的过程中,如何“寻医”是首要关键,找对了医院,可以“药到病除、妙手回春”,找错了,轻则“延误治疗、人财两空”,重则酿成大祸 。希望有关人员在吊车梁管理运维过程中提高意识,寻找 “专业的好医院”。