某鋼結(jié)構(gòu)廠房吊車(chē)梁改造工程技術(shù)探討

薛娟 萬(wàn)巍

1 工程概況

某條鋼廠初軋板坯廠房H跨～F跨吊車(chē)梁系統(tǒng)1979年由日方設(shè)計(jì)，1985年投產(chǎn)，距今已使用20多年。根據(jù)條鋼廠生產(chǎn)工藝需求，H跨～F跨行車(chē)起重量由25 t提高到30 t。為此需對(duì)該跨吊車(chē)梁系統(tǒng)進(jìn)行加固改造，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。H跨～F跨廠房及吊車(chē)梁概貌見(jiàn)圖1。

板坯H跨～F跨，為板坯水冷、空冷工藝段，1998年拆除原水冷工藝設(shè)施。H跨～F跨廠房跨度30 m，長(zhǎng)度約123 m，布置有1臺(tái)25 t耙式吊車(chē)。吊車(chē)梁跨度有12 m，14 m，15 m，20 m，27 m等，截面高度有1 600 mm，2 000 mm，2 400 mm，采用制動(dòng)桁架制動(dòng)。F列24跨～26跨吊車(chē)梁及H列各吊車(chē)梁均為圓弧端設(shè)計(jì)，圓弧端焊縫為K形坡口連接。吊車(chē)梁主要采用突緣式支座支承于柱肩梁處。主材采用SS41鋼材(材質(zhì)相當(dāng)于Q235B)。采用73 kg/m軌道。

2 鑒定內(nèi)容

在業(yè)主有關(guān)部門(mén)配合下，委托相關(guān)單位于2006年9月對(duì)檢測(cè)范圍內(nèi)吊車(chē)梁系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀進(jìn)行了全面的檢查。具體工作如下:收集、查閱了吊車(chē)梁設(shè)計(jì)等有關(guān)技術(shù)資料，向使用、管理等有關(guān)人員就吊車(chē)梁的使用情況及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查;對(duì)可觀察到的結(jié)構(gòu)，如吊車(chē)梁本體、桁架等主要承重構(gòu)件進(jìn)行了普查;并在普查的基礎(chǔ)上，抽樣檢驗(yàn)測(cè)量了易損焊縫、吊車(chē)梁撓度、軌道偏差等數(shù)據(jù)。

檢查檢測(cè)主要內(nèi)容包括:吊車(chē)梁撓度、軌道直線度、軌道與梁腹板偏差、吊車(chē)梁圓弧端焊縫抽檢、壓軌器破損情況檢查、主要構(gòu)件的連接、變形、銹蝕檢查等。

2.1 吊車(chē)梁結(jié)構(gòu)變形測(cè)量

最大撓度變形在H列23跨～24跨上，不超過(guò)1/1 400，可以滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定。

軌道直線度測(cè)量表明，兩條軌道偏差趨勢(shì)基本一致，整體略偏向H軸線。

現(xiàn)場(chǎng)抽測(cè)梁上翼緣邊緣至軌道邊緣距離，經(jīng)換算得吊車(chē)軌道中心對(duì)吊車(chē)梁軸線偏差最大不超過(guò)9 mm，滿足要求。

2.2 吊車(chē)梁及制動(dòng)結(jié)構(gòu)檢查

廠房?jī)?nèi)部的吊車(chē)梁結(jié)構(gòu)油漆存在老化、脫落情況，構(gòu)件表面有輕微銹蝕。部分下翼緣水平支撐彎曲變形;吊車(chē)梁支座與柱肩梁的連接螺栓多數(shù)松動(dòng)，變位或者脫落;吊車(chē)梁支座墊板表面有一定銹蝕，個(gè)別墊板少量滑出;壓軌器表面有一定腐蝕;柱肩梁現(xiàn)狀較好;個(gè)別吊車(chē)梁檢修爬梯損壞。

2.3 焊縫無(wú)損檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)采用磁粉法抽測(cè)了吊車(chē)梁圓弧端K形剖口焊縫，未發(fā)現(xiàn)有表面裂紋。

3 驗(yàn)算分析

采用的30 t料耙式行車(chē)計(jì)算參數(shù):單側(cè)2輪，輪距8.4 m，最大輪壓51 t。橫向水平力，取橫行小車(chē)重量與額定起重量之和的20%，折合每個(gè)輪子3.3 t;橫向水平卡軌力取最大輪壓的20%，即10.2 t?，F(xiàn)有行車(chē)的最大輪壓為50 t。

考慮20年目標(biāo)使用期，根據(jù)鑒定報(bào)告分析結(jié)論，腹板與上翼緣焊縫內(nèi)側(cè)疲勞累計(jì)損傷0.69，腹板與加勁肋焊縫端點(diǎn)1.58(累積損傷超過(guò)1 h，即達(dá)到了疲勞壽命)。

按照升級(jí)改造后的吊車(chē)荷載對(duì)原有吊車(chē)梁進(jìn)行強(qiáng)度和變形驗(yàn)算:

絕大部分吊車(chē)梁上翼緣壓應(yīng)力均處于270 MPa～320 MPa之間，超過(guò)原有鋼材的屈服強(qiáng)度。27 m，20 m跨度吊車(chē)梁豎向撓度均大于1/1 200。

4 加固方案

綜合以上內(nèi)容，需要對(duì)吊車(chē)梁進(jìn)行加固才能滿足吊車(chē)升級(jí)以后的要求。

吊車(chē)梁加固方法有以下幾種:增大截面法、斜板支撐加固法、改變受力體系法、預(yù)應(yīng)力加固法、增加吊車(chē)間距法、采用CFRP材料加固法等。

由于使用耙式行車(chē)，本文按照現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)吊車(chē)梁系統(tǒng)進(jìn)行卡軌力核算。原有設(shè)計(jì)按照老規(guī)范，對(duì)卡軌力的計(jì)算遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)行值。

由于吊車(chē)橫向卡軌力的增大，造成本項(xiàng)工程吊車(chē)梁上翼緣的強(qiáng)度和剛度不足，應(yīng)考慮對(duì)上翼緣板進(jìn)行加固。由于上翼緣板頂部有73 kg/m的鋼軌道，采用增大截面法對(duì)上翼緣加貼鋼板的做法施工的時(shí)候較為不便，因此選用“Y”形斜板支撐加固法，見(jiàn)圖2。

采用此方法對(duì)吊車(chē)梁進(jìn)行加固，在梁上翼緣位置形成了閉口截面，同時(shí)提高了上翼緣板的強(qiáng)度和剛度，有效地降低了偏心輪壓纏身的附加彎曲應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。較大地增加了上翼緣板的抗扭能力。同時(shí)也增加了吊車(chē)梁的整體剛度，減少了變形。經(jīng)過(guò)計(jì)算，當(dāng)加強(qiáng)板的厚度取為上翼緣的厚度時(shí)，吊車(chē)梁的強(qiáng)度、撓度以及疲勞性能均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

此加固方法由于涉及到的焊縫較大，對(duì)焊接技術(shù)要求較高，施工時(shí)應(yīng)從吊車(chē)梁跨中同時(shí)對(duì)稱地向兩側(cè)施焊，吊車(chē)梁兩側(cè)施焊也應(yīng)該同時(shí)對(duì)稱地進(jìn)行，以防止吊車(chē)梁施工時(shí)產(chǎn)生的變形不對(duì)稱;同時(shí)應(yīng)采用合適的焊接工藝參數(shù)確保焊縫質(zhì)量。具體措施見(jiàn)圖3。對(duì)于撓曲變形，破壞比較嚴(yán)重的吊車(chē)梁制動(dòng)桁架水平支撐采用更換或者加大截面的方式進(jìn)行處理，圖4為加大截面法加固吊車(chē)梁支撐的方法。同時(shí)應(yīng)更換已經(jīng)松動(dòng)的螺栓，不得擰緊后繼續(xù)使用;修復(fù)已經(jīng)損壞的檢修爬梯，對(duì)露天的吊車(chē)梁結(jié)構(gòu)老化、脫落的油漆重新涂刷，恢復(fù)原樣;對(duì)損壞的露天走道網(wǎng)格板重新更換和涂裝。

本項(xiàng)目竣工投入實(shí)用已經(jīng)3年多，通過(guò)業(yè)主的反饋，吊車(chē)運(yùn)行正常，效果良好。

［1］ YBJ 219-89，鋼鐵工業(yè)建(構(gòu))筑物可靠性鑒定規(guī)程［S］.

［2］ GBJ 144-90，工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］ YB 9257-96，鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)定及加固技術(shù)規(guī)程［S］.