關(guān)于汽車吊對地壓力最大值的計算

陳濤

摘要：近些年來，吊車安全事故時有發(fā)生，且大多數(shù)都是地基承載力不夠造成，為了滿足汽車吊的安裝要求及作業(yè)的安全性，需要對地基進行處理，通過對吊車吊裝過程中的受力分析和計算，合理的進行地基處理，這對吊裝作業(yè)尤其重要。

1.概述

隨著科學(xué)技術(shù)的更新，工業(yè)的快速發(fā)展，制造業(yè)、生產(chǎn)業(yè)的設(shè)備越來越大，起重吊裝在現(xiàn)代工程建設(shè)中也越來越重要。一般的原土層都比較松散，基本都不滿足吊車的承載要求，因此吊裝地基承載力的計算和地基處理就尤為重要，準確的計算處地基承載力的最大值，才可以合理的進行地基處理，做的經(jīng)濟和安全的最優(yōu)化。

2.核算簡述

汽車吊地面支承壓力的確定過程相對簡單，取最大支腿載荷，除以支腿下墊層的有效面積。下式可用于計算移動起重機支臂下的支承壓力

P-對地壓力值

Fmax-最大荷載

-有效長度或墊板的長度

-有效長度或墊板的長度

確定地面支承壓力相對簡單。確定最大支腿負載并不是那么簡單，計算支腿的最大載荷是復(fù)雜的，一般的汽車吊制造商會有一些性能表可以對汽車吊的各個支腿的最大值的進行分析和計算，但是這些性能表不是很實用，且對于其中的重要數(shù)據(jù)都不對外傳播，下文是通過對汽車吊的受力分析，結(jié)合實踐對單個支腿的最大承載力的進行計算。

3.受力分析

以汽車吊的吊裝過程中的狀態(tài)建立模型并進行受力分析。每個支腿不僅要承擔(dān)吊車、吊物、路基支撐板等所有的荷載，還要承受這些不均勻分布的荷載產(chǎn)生的力矩的荷載力；且在吊裝重物旋轉(zhuǎn)過程中，對每個支腿的壓力值一直在變化，為了準確的確定每個支腿的壓力值和最大值。

如下圖所示，分別計算每個支腿的單個承載力，并最終計算出最大值。

3.1 力的計算

整個地面需要承載的重力是所有的吊車本體、重物、路基支撐板的總和G，因此每個支腿需要分擔(dān)的支撐力是G/4。

3.2 力矩的計算

汽車吊在吊裝過程中的所有的豎向和橫向的力矩全平衡，且在已知吊裝半徑及吊裝重物時，利用單個部件及吊車相對應(yīng)的力矩平衡，可得單個支腿的所受的力矩的荷載如下：

1是吊車上車（不含吊臂）相對于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的綜合力矩；

2是吊車下車相對于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的綜合力矩；

b是臂桿相對于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的力矩；

0是吊物相對于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的力矩；

L1是吊車上車的重心與回轉(zhuǎn)軸之間的水平距離；

L2是吊車下車的重心與回轉(zhuǎn)軸之間的水平距離。

Lb是吊臂的重心與回轉(zhuǎn)軸之間的水平距離；

R是吊車的工作半徑。

根據(jù)在吊車縱向的荷載和橫向荷載的分解，可以得出縱向力矩和橫向力矩分別為：

其中，α是臂桿與相對于吊車正后方的旋轉(zhuǎn)角度；

X是吊物及車體對后方的產(chǎn)生的力矩；

Y是吊物及車體對側(cè)方的產(chǎn)生的力矩；

3.3 單個支腿的承載力計算

每個支腿的荷載如下：

d1是吊車前支腿和后支腿之間的水平距離。

d2是吊車側(cè)邊兩支腿之間的水平距離。

因此，在已知吊車工作半徑及吊裝重物的參數(shù)的情況下，可以逐一的計算汽車吊的每個支腿的承載力，并計算出其中的最大值，從而可以計算處需要地基承載力。

在計算的結(jié)果中，需要注意以下幾點：

1）如果其中一個計算值為負是很正常的。這意味著起重機其中一個支腿已經(jīng)沒有受力。在這種情況下，我們認為在那個支腿處的受力是0；

2）當(dāng)兩個支腿處的受力計算值為負值時，吊車這時就會傾翻了；

3）所有支臂的總反作用力必須等于起重機的總重量+載荷+吊桿；

4）起重機縱向中心線和橫向中心線的力矩之和必須為0。

3.4 支腿對地的壓力最大值的計算

通過計算可以得出每個支腿的壓力值都不同，且其中有一個最大值就是單個支腿中的最大值，且最大值隨著旋轉(zhuǎn)角度α的變化不斷變化，一般是在支腿的上方約45?，135?，215?，305?。

因此，對地壓力的最大值是

4.利用EXCEL進行實例計算

以GMK5200型200噸汽車吊為例，利用excel進行實例計算如下：

5.結(jié)論

通過對汽車吊對地壓力的最大值對吊車的穩(wěn)定性有著重要的意義，本文通過受力模型分析，研究了汽車吊在臂桿旋轉(zhuǎn)的過程中的受力變化和各個支腿不同的受力，計算過程簡單且易于實現(xiàn)，在工程實踐中，經(jīng)濟實用。

（作者單位：中石化重型起重運輸工程有限責(zé)任公司）