基于应力测试的岸边集装箱起重机事故分析研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于应力测试的岸边集装箱起重机事故分析研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：某港口一台岸边集装箱起重机的小车轨道因泊岸船舶误撞击，致使小车轨道局部形变，为分析研究岸边集装箱起重机的结构受力状态以及继续使用的可靠性，因此对起重机的主要承载构件进行静态应力分析和动态应力分析，对撞击部位附近的相关焊缝进行无损探伤检测，对同一截面小车轨道高低差以及小车轨道侧向直线度进行检测，最终完成对整机的安全性评价。

关键词：岸边集装箱起重机 静态应力分析 动态应力分析 无损探伤 安全性评价

中图分类号：U653 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-023-03

1 岸边集装箱起重机

随着我国与世界贸易的快速发展，各港口的年吞吐量不断增长，货物集装化的趋势逐步加深，全球集装箱的运输量也随之不断上涨，我国沿海大型综合港口的集装箱吞吐呈现快速增长趋势。为适应船舶大型化的发展需求要，我国沿海众多大型港口均为集装箱装卸业务配置了现代化的装卸设备以应对快速增长的集装箱吞吐量，其中高效率的岸边集装箱起重机应用最为广泛。岸边集装箱起重机简称岸桥、桥吊，主要有起升机构、行走机构和变幅机构组成，技术参数通常包括额定起重量、起升高度、起升速度、小车运行速度、大车运行速度、前伸距、后伸距、跨度等。本文研究的岸边集装箱起重机的技术参数如表1所示。

表1 岸边集装箱起重机技术参数表

2 主要承载构件静载应力测试及结果

对岸边集装箱起重机进行静载应力测试的目的是为了检验主要承载结构件在额定载荷静载作用下能否满足静强度要求。测试工况应尽量模拟实际作业工况，具体测试工况如表2所示。测点选择对于分析整机的受力至关重要，通过对岸边集装箱起重机结构受力状况分析与现场实际综合分析，选定构件的危险应力区作为应力测试布点区域，即：a-均匀高应力区；b-应力集中区；c-弹性屈曲区，具体测点布置简图如图1所示。应力测试结果如表3所示。

静态应力测试采用DH3819无线静态应变测试系统，应力测试采用箔式胶基应变式电阻传感器，粘贴间距取10mm，电阻值为119.9？.1 ，灵敏系数为2.07，片栅特性尺寸为5.8？.7mm，桥路连接方式为半桥桥路连接。

3 主要承载金属结构动载应力测试及结果

动载应力测试是为了检验岸边集装箱起重机在额定载荷作用下主要承载金属结构动载应力能否满足动强度要求。动态应力测试原则上选择每个主要受力构件静载应力值较大，且能代表各主要承载构件的应力测点的点作为动态应力测试点，因此选取B3、B4、D1、D2、F1为动载应力测点。选择的测试工况为：小车位于前后门框之间靠近后门框载荷未起升时仪器置“0”，起升额定重量试验载荷后，小车分别运行至前伸臂端部、前伸臂简支段中部、前伸臂后部起升机构作上升下降动作，最后小车运行至起始位置将载荷卸载。动态应力测试选用DH5908无线遥测动态应变测试分析系统进行测试。测试结果进行多踪时域分析，各测点的动态应力测试多踪时域分析图见图2和图3所示，应力测试结果汇总表见表4所示。

4 金属结构件因撞击造成的变形部位及相关部位焊缝无损探伤

为了解该起重机金属结构件重要焊缝的焊接质量，对其重要可探测部位金属结构件焊缝进行超声波探伤抽检。具体抽查部位如示意图4和图5所示。

5 小车轨道高低差和侧向直线度测量及结果

5.1 同一截面小车轨道高低差测量

5.1.1 测点布置及测量方法

每条轨道共12个测点，测点布置见图6。

测量方法为：将水准仪支放在适当位置，利用塔尺测量两主梁对应的大筋板处到轨道顶部的尺寸，测量所得的两个尺寸之差即为实测值。

图6 小车轨道高低差测点布置图

5.1.2 测量结果

小车轨道顶面高低差检测结果如图7所示。（注：以司机操作方向分左右）

图7 岸边集装箱起重机前伸臂小车轨道顶面高低差

5.2 小车轨道侧向直线度测量

5.2.1 测点布置及测量方法

以前伸臂铰点为起点每条轨道间隔4m一个测点，共计7点，测点布置示意图如图8所示。检测方法为：将等高支架置于主梁端部第一块大筋板处的轨道外侧，用 0.5mm钢丝绳拉紧，而后利用钢直尺测量。

图8 小车轨道侧线直线度测点布置图

5.2.2 检测结果

小车轨道侧向直线度测量结果如图9所示。

图9 小车轨道侧向直线度测量结果

6 检测结果分析

在额定载荷静载作用下，当载荷在前伸臂端部时最大应力在前拉杆上（D2测点），由载荷产生的应力为+69.4MPa，叠加由俯仰过程中产生的应力+31.7MPa，和应力值为+101.1MPa，未超出材料的许用应力（该材料相当于国产Q255钢，其许用应力约为180MPa），结构静强度满足工作要求。

在额定载荷动载作用下，该机最大应力峰值呈现在B4测点上，其值为-76.0MPa。各测点动载应力峰值和对比值（应力峰值/应力稳定值）均在正常范围内，结构动强度满足工作要求。

经对起重机6处重要部位焊缝超声波探伤抽检检测，未发现超标缺陷。

国家标准规定两根轨道的顶面高低差偏值不得大于轨距的0.15%，最大值不得超过10mm。小车轨距为6m，从图7中可见测量所得前伸臂同一截面轨道高低差值最大为40mm，不符合国家标准规定要求。

标准规定：每2m长度内的公差不大于1mm，在轨道全长范围内，最大公差不大于10mm。从图9中可见小车轨道侧向直线度的最大值为33mm，不符合国家标准规定要求。

此外，对整机经行检测过程中发现金属结构锈蚀多处，建议对锈蚀严重部位作防蚀处理；发现前伸臂左侧桁架、起升卷筒下工字梁等部位存在可见裂纹，需立刻对开裂部位严格按照焊接工艺进行修复处理。

参考文献：

[1] 费海波，彭传胜.岸边集装箱起重机大型化趋势分析[J].港口装卸，2010（4）：4-5.

[2] 卢文祥，杜润生.工程测试与信号处理[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.

[3] 王福绵.起重机械技术检验[M].北京：学苑出版社，2000.

[4] GB/T 15361-2009 岸边集装箱起重机[S].

[5] GB/T14406-93 通用门式起重机[S].