燃機發(fā)電機運輸工程橋式托架承載力試驗

黃貴日 歐曙光

1 概述

某公司由于運輸204 t大型設(shè)備——燃機發(fā)電機的需要，自行設(shè)計了運輸用的橋式托架。橋式托架由主架、前、后搭接架、承物架四部分組成(見圖1)。主架搭接架采用鉸接方式。主架上架設(shè)承物架，設(shè)備(重物)放置于承物架內(nèi)，主架兩邊的搭接架分別放置于前后掛車的轉(zhuǎn)盤上，掛車由一臺重型拖車牽引。

橋式托架的主架為桁架形式，設(shè)計長度為12 m，跨中4 m段高度為2.2 m，兩端與搭接架連接處高度為1.5 m，主架由兩桁架組成，內(nèi)凈空寬度為5.2 m;前、后搭接架均由兩條箱形梁組成，箱形梁設(shè)計長度均為8 m，兩條箱形梁由支撐及搭架橫梁連接組成楔形，搭接架兩端與主架連接處高度為1.5 m，內(nèi)寬5.2 m，支座位(搭架橫梁)的高度為0.8 m，寬度為3.25 m(兩梁軸線寬度)。托架均采用16Mn鋼板焊接成箱形結(jié)構(gòu)，所有焊縫均為45°坡口焊接。

2 試驗方案

2.1 試驗標準

試驗按國家標準GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求進行。

2.2 最大試驗荷載

按委托方要求，本次試驗最大荷載為3 000 kN。

2.3 荷載形式

采用300 t重物(混凝土塊)均布于主架跨中6 m范圍的承物架上。

2.4 加、卸載方法

按每級荷載施加量，用吊車將混凝土(每件50 kN)吊放于主架的承物架內(nèi)。吊放在承物架上的混凝土塊應均勻、對稱放置;卸載時，按每級卸載量用吊車將混凝土塊從承物架內(nèi)對稱吊出。

2.5 加、卸載分級

加載分6等級，每級加載量為500 kN;卸載分3級，每級卸載量為1 000 kN(見表1)。

表1 試驗荷載分級及加、卸載量表

2.6 托架變形觀測點布設(shè)及變形觀測時間

2.6.1 變形觀測點布設(shè)

托架結(jié)構(gòu)變形觀測采用量程50 mm的百分表，百分表分別布設(shè)在托架兩條邊梁(前邊梁、后邊梁)的支座、搭架與主架的鉸接點、主架跨中的位置上，每條邊梁布設(shè)5個變形觀測點，共布設(shè)10個變形觀測點。

2.6.2 變形觀測時間

每級荷載施加(卸)后10 min，測讀結(jié)構(gòu)的變形，之后施加(卸)下一級荷載;滿載施加后30 min，測讀結(jié)構(gòu)的變形后卸載;全部卸載后30 min，測讀托架結(jié)構(gòu)的殘余變形值。

2.7 托架承載力評定條件

當托架承載力試驗若同時滿足下列條件，則評定該托梁承載力滿足設(shè)計要求:1)能加載至要求的最大試驗荷載(3 000 kN)，且作用在該荷載下托架的最大撓度不大于L/400(L為托架跨度，L=28 000 mm)，即托架下?lián)献冃蜗拗挡淮笥?0 mm;2)托架結(jié)構(gòu)各焊縫不出現(xiàn)開裂，鉸接件不產(chǎn)生變形或破壞;3)托架結(jié)構(gòu)各梁不出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

3 試驗數(shù)據(jù)整理和分析

3.1 試驗概況

托架在現(xiàn)場安裝完畢后，正式加載試驗前，在現(xiàn)場首先進行載重250 t牽引運行試驗，牽引運行后未發(fā)現(xiàn)托架有不良現(xiàn)象。加載試驗過程中，試驗情況正常，托架結(jié)構(gòu)變形基本呈線性狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)測試點的變形有突然增大現(xiàn)象。在最大試荷3 000 kN作用下，托架的主架跨中最大下?lián)献冃?前梁(5號測點)為61.49 mm，后梁(6號測點)為67.22 mm(均扣除支座的變形量)，撓度值分別為 61.49/28 000即 0.878/400和 67.22/28 000即0.960/400。托架結(jié)構(gòu)的最大撓度值并未超過GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對于受彎構(gòu)件中“有懸掛起重設(shè)備的梁和桁架”的撓度容許值L/400的規(guī)定。卸載后，托架結(jié)構(gòu)變形恢復較好，殘余變形較小。

試驗后對托架觀察，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)焊縫出現(xiàn)開裂或破壞現(xiàn)象。主架與搭接架鉸接件未發(fā)現(xiàn)變形或破壞現(xiàn)象。

3.2 試驗數(shù)據(jù)整理

托架在各級試荷下變形測讀記錄經(jīng)整理匯總后，托架在最大試驗荷載3 000 kN作用下的變形撓度曲線見圖2。

3.3 試驗數(shù)據(jù)分析

1)托架在3 000 kN試荷作用下產(chǎn)生的最大變形在主架跨中5號測點、6號測點位置，其最大下?lián)献冃畏謩e為61.49 mm和67.22 mm(扣除支座變形后的實際變形值)，撓度值分別為0.878/400和0.960/400，均小于GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對于受彎構(gòu)件中“有懸掛起重設(shè)備的梁和桁架”的撓度容許值L/400的規(guī)定。

2)托架在各級試驗荷載下的變形呈線性變化，卸載后殘余變形不大，變形恢復較好，表明該托架在3 000 kN荷載作用時產(chǎn)生的變形，仍在彈性變形界限之內(nèi)。

綜上分析，該試驗托架在最大試驗荷載3 000 kN作用下，產(chǎn)生的變形撓度仍在GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的變形限值之內(nèi)，未出現(xiàn)極限承載力的特征。

4 結(jié)語

該橋式托架承載力試驗結(jié)果表明，在最大試驗荷載3 000 kN作用下，托架未出現(xiàn)極限承載力的特征，該橋式托架的承載力達到了設(shè)計要求。

從該橋式托架結(jié)構(gòu)分析，關(guān)鍵在主架與搭接架的連接部位，該部位受力情況復雜，拉、彎、剪力均有，而連接板件采用手工焊接，焊縫質(zhì)量會比自動焊的焊縫質(zhì)量低，托架在運輸過程中又受到振動荷載的作用，連接板件的焊縫更容易出問題，建議對這些部位的焊縫進行無損檢測，以確保托架的使用安全。從該橋式托架投入運行以來，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問題。