塔式起重機的結構強度、穩定性分析強臺風(fēng)對其影響,并從風(fēng)載等方面具體分析設計和使用過(guò)程存在的抗風(fēng)問(wèn)題。
最后,提出塔式起重機防強臺風(fēng)對策和措施。 塔式起重機是廣泛應用于工礦企業(yè)、建筑工地的一種特殊機械。
近年來(lái),起重機的事故頻繁,給國家財產(chǎn)和人身安全造成了很大的損失,也延誤了生產(chǎn)和施工的如期完成。 從事故的調查結果來(lái)看,部分事故是因受強臺風(fēng)影響而造成的,因此塔式起重機能有效抵御風(fēng)害,是促進(jìn)安全生產(chǎn)和保證作業(yè)順利開(kāi)展的一項重要工作。
一、風(fēng)對塔式起重機的影響 (一)風(fēng)對塔式起重機結構強度的影響 當風(fēng)垂直吹向起重機臂架時(shí),作用在臂架上和吊重上的風(fēng)載荷使起重機機身產(chǎn)生一個(gè)扭矩M,把這個(gè)扭矩分解到機身的四邊平面桁架上,四片平面桁架的腹桿將產(chǎn)生一個(gè)應力σ1與風(fēng)載荷的大小、風(fēng)心的作用點(diǎn)距機身的水平距離成正比,很顯然,風(fēng)載越大,臂架所處的幅度越大,腹桿中的σ1就越大。 另外,臂架自重力、吊重力及回轉慣性力也將使塔身腹桿產(chǎn)生一個(gè)應力σ1,σ2也與幅度大小成正比。
在實(shí)際設計計算時(shí)可以發(fā)現,在某一風(fēng)載時(shí),σ1已經(jīng)遠遠大于σ2。這就說(shuō)明此時(shí)控制腹桿應力值的主要因素為風(fēng)載。
因此,在臂架處于大幅度位置時(shí),要特別注意垂直風(fēng)造成的機身腹桿的失穩而導致起重機破壞。 當風(fēng)順起重機臂架迎面吹時(shí),起重機在最小幅度時(shí),風(fēng)載將使起重機臂架繞臂架根鉸產(chǎn)生后傾彎距。
如果風(fēng)載超過(guò)一定值,并且起重機正好是空鉤,這個(gè)后傾彎矩將克服臂架自重力的前傾彎矩,使臂架向后傾翻。對于沒(méi)有設置臂架防后傾裝置的起重機,臂架的后傾將導致整機破壞。
故應設有臂架防后傾裝置。 (二)風(fēng)對塔式起重機穩定性的影響 若作用在起重機上的各項載荷對傾覆邊的力矩之和大于零時(shí),則起重機是穩定的。
對于起吊額定起重量的起重機而言,起重機自重力對傾覆邊的力矩Ml為穩定力矩,起升載荷以及從臂架后方吹的風(fēng)載荷對傾覆邊的力矩之和M2為傾覆力矩。 對于某一風(fēng)載F1w有Ml+M2=0,則起重機的穩定處于臨界狀態(tài),如F1w>Fw,起重機將傾翻[1]。
(計算公式詳見(jiàn)起重機設計規范GB38Ⅱ和GB/T13752) 對空載狀態(tài)的起重機,起重機的自重力對傾覆邊的力矩為穩定力矩,迎面風(fēng)載產(chǎn)生的力矩為傾覆力矩。 在設計起重機時(shí)為了滿(mǎn)足最大限度起吊額定起重量時(shí)對整機穩定性的要求,常常將起重機自重力的合力中心偏后布置,這樣必然帶來(lái)空載時(shí)起重機有后傾趨勢的結果,假若迎面風(fēng)載加大到一定程度,重心后置的起重機自重力產(chǎn)生的穩定力矩不足以克服風(fēng)載產(chǎn)生的傾覆力矩,從而會(huì )發(fā)生整機傾覆。
(三)風(fēng)載對吊臂后傾與整機后傾的影響 對仰俯變幅起重機,當風(fēng)順起重機臂架迎面吹來(lái)時(shí),起重機在較小幅度時(shí),風(fēng)載將使起重機臂架繞臂架根部鉸點(diǎn)產(chǎn)生后傾力矩。架防后傾裝置的起重機或防后傾裝置失效,會(huì )使臂架向后傾覆、臂架的后傾將導致整機破壞,對于固定撐臂的起重機或水平小車(chē)變幅起重機,受迎面風(fēng)時(shí),會(huì )有整機后傾的危險。
在設計起重機時(shí),為了滿(mǎn)足最大額定起重量時(shí)整機不至于前傾倒塌,常常將自重力的合力重心偏后布置,這將導致空鉤時(shí)起重機有后傾的趨勢。 (四)強臺風(fēng)對非工作狀態(tài)起重機的影響 非工作狀態(tài)下風(fēng)荷載對起重機的鋼結構設計、抗傾覆穩定性和防風(fēng)抗滑安全裝置起決定作用。
起重機安全規程中規定:在軌道上露天作業(yè)的起重機,當遇強臺風(fēng)停止工作時(shí),應將起重機錨定住。此時(shí),風(fēng)對起重機的作用,就同一般的建筑結構相似了。
但仍有不同,不同之處在于,一般建筑物與基礎的連接是永久的,而起重機與地面(或稱(chēng)基礎)為臨時(shí)連接,田需考慮連接裝置場(chǎng)地的限制與操作的方便性。 (五)建筑物風(fēng)場(chǎng)對起重機的影響 由于周?chē)ㄖh(huán)境的影響,塔機周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)會(huì )出現某些危險的空氣動(dòng)力學(xué)現象,增加起重機傾覆或倒塌的危險[2]。
起重機安全規程中規定,為了抗御強臺風(fēng),非工作狀態(tài)的起重機應松開(kāi)回轉機構制動(dòng)器,以使起重機臂架在強臺風(fēng)來(lái)臨時(shí)能自動(dòng)轉至與風(fēng)向平行的平面,降低風(fēng)載荷。 在沒(méi)有任何環(huán)境影響的湍流風(fēng)中,這是具有代表性的。
然而,由于周?chē)ㄖ挠绊懀@種情況很少見(jiàn)。還有由于狹管效應,高聳的建筑之間的風(fēng)速可明顯增加,而使起重機所處環(huán)境的風(fēng)力加大。
二、對策與措施 (一)設計方面 起重機的抗風(fēng)設計包括工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)二種情況。 第一不能遺漏,第二風(fēng)壓取值要準確。
工作狀態(tài)最大計算風(fēng)壓,用于計算金屬結構的強度、剛度及穩定性,驗算整機工作狀態(tài)下的抗傾覆穩定性;非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓,用于驗算此時(shí)起重機金屬結構的強度、整機抗傾覆穩定性和起重機的防風(fēng)抗滑安全裝置的設計計算。注意計算風(fēng)壓的取值《起重機設計規范》將實(shí)際上沿高度變化的風(fēng)壓取為定值,規范規定的最大計算風(fēng)壓,相當于當10m高處為5級風(fēng)的上限和6級風(fēng)的上限風(fēng)壓時(shí),高度近100m處的風(fēng)壓,這對于一般高度的起重機是偏于安全的。
《起重機設計規范》規定:工作狀態(tài)的計算風(fēng)速按陣風(fēng)風(fēng)速(即瞬時(shí)風(fēng)速)考慮,非工作狀態(tài)的計算風(fēng)速按2min時(shí)距平均風(fēng)速考慮。參考其他規范給出的風(fēng)速值時(shí),要注意不同時(shí)距風(fēng)速的正確換算。
對于非固定撐。
大風(fēng)天塔吊應對對策如下:
1、平時(shí)要定期對塔吊所有構件進(jìn)行全面檢查,并及時(shí)進(jìn)行維修保養;
2、密切注意天氣和風(fēng)力動(dòng)向,檢查塔身、附墻桿、機構、廣告牌、電氣箱、燈具等是否連接牢固;
3、應將吊鉤升到最高處,吊臂應能隨風(fēng)轉動(dòng),回轉范圍內不得有障礙;
4、風(fēng)力過(guò)大時(shí),獨立高度的塔吊應至少降下1/3的高度,或者在塔身上部安裝一道附墻,并適當降低高度到不碰建筑物頂部為止;
5、必要時(shí)應拆除樓頂的鋼管、腳手架等設施,讓塔身盡量降低,當塔機獨立固定高度滿(mǎn)足纜風(fēng)繩方案時(shí),可以使用纜風(fēng)繩防護;
6、根據風(fēng)向,塔吊安裝時(shí)盡量安裝在建筑物能擋風(fēng)的背風(fēng)面。
擴展資料:
塔吊事故預防措施
1、司機在工作中出現滑鉤現象后要冷靜,及時(shí)通知信號工讓地面人員走開(kāi),按照操作規程規定進(jìn)行操作,起鉤、轉臂、走小車(chē)等方式,將重物放在現場(chǎng)無(wú)人區內;
2、做好班前、班中、班后的安全檢查工作,要用眼看、耳聽(tīng)、手動(dòng)等形式進(jìn)行檢查;
3、不定期的進(jìn)行各種線(xiàn)路連接點(diǎn)的檢查與緊固;
4、要定期檢查各制動(dòng)器剎車(chē)片是否正常,電機接線(xiàn)栓接觸是否良好,以及接觸器主觸點(diǎn)接觸是否正常;
5、維修人員對工作要認真負責,嚴格按照安全操作規程要求去做,該換的配件一定要換,做好工作后的檢查、試運轉工作。
參考資料:塔吊—百度百科
建筑用塔吊是我們常用的一種塔吊,也是在塔吊租賃公司比較受歡迎的一種。塔式起重機的動(dòng)臂形式分水平式和壓桿式兩種。
動(dòng)臂為水平式時(shí),載重小車(chē)沿水平動(dòng)臂運行變幅,變幅運動(dòng)平衡,其動(dòng)臂較長(cháng),但動(dòng)臂自重較大。動(dòng)臂為壓桿式時(shí),變幅機構曳引動(dòng)臂仰俯變幅,變幅運動(dòng)不如水平式平穩,但其自重較小。
塔式起重機的起重量隨幅度而變化。起重量與幅度的乘積稱(chēng)為載荷力矩,是這種起重機的主要技術(shù)參數。通過(guò)回轉機構和回轉支承,塔式起重機的起升高度大,回轉和行走的慣性質(zhì)量大,故需要有良好的調速性能,特別起升機構要求能輕載快速、重載慢速、安裝就位微動(dòng)。一般除采用電阻調速外,還常采用渦流制動(dòng)器、調頻、變極、可控硅和機電聯(lián)合等方式調速。
為了確保安全,塔式起重機具有良好的安全裝置,如起重量、幅度、高度和載荷力矩等限制裝置,以及行程限位開(kāi)關(guān)、塔頂信號燈、測風(fēng)儀、防風(fēng)夾軌器、爬梯護身圈、走道護欄等。司機室要求舒適、操作方便、視野好和有完善的通訊設備。
塔吊檢驗要點(diǎn)
1)金屬結構情況特別是高強度的螺栓,它的連接表面應清除灰塵、油漆、墨跡和銹蝕,并且使用力矩手或專(zhuān)用扳手,按裝配技術(shù)要求擰緊。
2)各機構傳動(dòng)系統,包括各工作傳動(dòng)機構的軸承間隙是否合適,齒輪嚙合是不是良好及制動(dòng)器是否靈敏。
3)鋼絲繩及滑輪的磨損情況,固定是否可靠。
4)電氣元件是否良好,名接觸點(diǎn)的閉合程度,接續是否正確和可靠。
5)行走輪與軌道接觸是否良好,夾軌鉗是否可靠。裝設附著(zhù)裝置、內爬裝置時(shí),各連接螺栓及夾塊是否牢固可靠。
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