钢铁企业钢结构行车梁失稳原因分析.pdf

第 3 2 卷 第2 期 2 0 1 0年4 月 山 东 S h a n d o n g 冶 金 Me t a l l u r g y V0 1 ． 3 2 N o ． 2 Ap i r l 2 01 0 钢铁企业钢结构行车梁失稳原因分析 陈民， 孙学军， 王哗霞 莱芜钢铁股份有限公司 炼钢厂， 山东 莱芜 2 7 1 1 o 4 摘要 从设计、 施工过程、 生产使用管理三方面分析在役钢结构行车梁的失稳原因。按照原来的旧规范进行的设计， 钢梁 存在受力偏差； 施工中， 钢结构行车梁的制作存在误差， 存在道轨安装不对中、 焊缝质量不合格等； 实际生产使用中， 小的隐 患问题没有得到及时修正解决 ， 对失稳现象没有做出正确分析。 关键词 钢结构行车梁； 失稳 ； 规范 ； 原 因分析 中图分类号 T U 7 5 6 ． 4 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 6 2 0 2 0 1 0 0 2 0 0 7 9 - 0 2 1 前言 ‘ 在近年的钢铁冶金企业发展过程 中， 钢结构厂 房发展迅速 ， 厂房内的钢结构行车梁存在严重的失 稳、 高强螺栓频繁剪断及疲劳破损等现象， 直接影响 安全生产 。尤其是重级 、 特重级工业厂房行车梁存 在的失稳现象 ， 直接影响厂房的安全。通过仔细观 察分析 ， 行车梁的早期失稳具有规律性 ， 大都是上翼 缘与钢柱连接处 ， 与制动板连接处高强螺栓破坏 ， 焊 缝开裂 ， 进而导致钢梁颤动， 甚至发展成为行车梁系 统失稳。造成这种现象的原因较多， 应从设计、 施工 和使用过程来分析。 2 行车梁失稳的表现形式 1 制动梁与制动桁架之间连接节点损坏 ， 导致 行车梁结构系统不稳定n ] 。表现形式一般为 制动 桁架连接板与行车梁连接处高强螺栓损坏 ， 焊缝开 裂 ； 制动桁架与辅助桁架连接处 ， 节点板裂缝 、 连接 处开裂 ； 垂直支撑斜杆处裂缝 、 弯曲； 辅助桁架杆件 扭曲、 焊缝开裂 见图 1 。这些问题导致了行车梁 结构系统的不稳定。 制动桁架 辅助桁架 0 f JJ。 粱 图1 制动结构已损坏节点部位示意图 2 行车梁 系统与钢柱连接处损坏 ， 导致 不稳 定。其表现形式为 梁上翼缘与钢柱连接处高强螺 栓松动或焊缝开裂 ； 行车梁腹板与钢柱水平连接板 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 2 2 3 作者简介 陈民， 男 ， 1 9 7 1 年生， 1 9 9 8 年毕业于山东工业大学机电一 体化专业。现为莱钢炼钢厂副厂长 ， 工程师 ， 从事机械 、 工业建筑 管理工作。 处高强螺栓松动 、 焊缝开裂 ； 相邻两行车梁端侧高强 螺栓连接处松动或剪断 ； 梁底与柱头连接处螺栓松 动或螺栓杆断裂 。其中梁上翼缘与钢柱连接处破坏 现象比较普遍 ， 需及时治理 ， 可有效解决隐患。连接 简图如图2 所示 。 梁上翼缘与柱连接板 行车梁 ＼ 梁腹板与柱连接板 梁端侧高强螺栓 梁底 与柱头腿连接 厂房柱 牛腿 厂 房 钢 柱 图2 行车梁 系统与厂房钢柱连接部位简图 3 行车梁失稳原因分析 3 ． 1 设计原 因 1 设计图纸计算时， 设计荷载、 应力状态确定与 生产实际作用特点不符 。设计时重点依靠的是以前 的钢结构设计规范， 主要特点是 吊车轮压数值大 ， 分布长度小， 导致腹板局部有相当高的应力， 较大的 横向制动力作用于轨顶， 不仅使行车梁产生平面的 弯曲扭转 ， 也使梁腹板产生很大的弯曲附加应力。 同时， 设计时考虑的是 吊车的垂直荷载 无偏心 ， 而 实际生产 中， 行车轮压荷载总是偏心地作用于行车 梁上 ， 导致系统产生较大集中扭矩。 2 2 0 0 3年 4月 颁 布 的 钢结 构 设 计 规 范 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 明确提出了行车梁中“ 卡轨力” 的影响， 改变梁腹板稳定计算的全弹性陈旧算法 ， 并增加利 用腹板屈曲后强度的计算方法 。但理论设计 中， “ 卡 轨力” 的数值很难确定 ， 难以做到与实际相符 ， 这与 以前的工业厂房吊车小车横向制动力设计值 、 实际 值都有出入。 3 设计图纸对行车梁做受力分析简图时 ， 与生 7 9 繁 2 0 1 0 年4 月 山东冶金 第3 2 卷 产使用中行车梁实际受力不完全一致。设计时行车 梁一般是按实腹简支梁或静定梁计算 ， 但实际中， 由 于梁上有连续固定的道轨， 使简支梁成为一定程度 上的连续梁 ， 使梁与柱形成不同程度的嵌固作用， 限 制了支座间的自由转动， 产生负弯矩和转角， 特别是 行车吨位越大、 运行频率越高 ， 导致节点破坏越迅 速 ， 造成结构的制动体系及连接系统发生早期破坏。 4 对行车轮压水平力数值的核准不准确。2 0 0 3 钢结构设计规范中3 ． 2 ． 2 明确规定 ， 计算重级工作制 吊车梁 或吊车桁架 及其制动结构的强度 、 稳定性 以及连接 吊车梁或 吊车桁架 、 制动结构 、 柱相互问 的连接 强度时 ， 应考虑由吊车摆动引起的横向水平 力 此水平力不与荷载规范规定的横 向水平荷载同 时考虑 。而旧规范 中， 这部分水平力、 卡轨力没有 考虑。 3 ． 2 施工原因 1 钢结构行车梁的制作误差 ， 运输过程中的弯 曲、 扭曲， 安装过程中的偏差等 ， 使结构出现初弯矩、 初偏心。 2 道轨安装不对中， 轴线不重合， 使轨道随着行 车的运行带来了各种应力。道轨与上翼缘接触面不 平整引起 的传力偏心， 即一直忽视的“ 卡轨力” ， 使得 行车梁产生较大的集 中扭矩 ， 发生破坏。 3 施工过程中， 在钢梁上任意切割、 开 口、 焊接 吊挂重物， 使切 口和焊接处产生应力集中， 长时间在 疲劳荷载作用下 ， 加速了裂缝的形成和发展。 4 焊缝质量不合格， 直接导致构件开裂， 而这种 缺陷在连续生产中几乎是无法修复的， 会形成裂纹 源 ， 导致重复焊补 、 重复开裂。 5 各种高强螺栓连接件 的质量 ， 尤其是行车梁 与制动系统的高强螺栓连接质量问题 ， 甚至安装施 工过程及高强螺栓的紧固要求， 都很关键。如行车 梁道轨与钢梁的高强螺栓、 压板连接空隙， 设计图纸 上都是按高强螺栓级别要求紧固， 达到扭矩力值 即 可， 没有其他要求说明。而按 G B 5 0 0 1 7 --2 0 0 3 规范 要求 ， 压板高强螺栓紧固， 量化要求为压板与钢轨间 留有约 1 mm空隙， 可有效缓解“ 卡轨力” 的破坏乜 。 3 ． 3 实际生产使用管理原因 1 随着钢铁产量的增加 ， 行车吨位不断增大 ， 运 行频率提高， 使行车梁承受的荷载不断加大 ， 各种水 平力 、 垂直力作用 于行车梁上 ， 产生较大的局部扭 转 ， 造成连接处高强螺栓松动、 焊缝开裂、 行车啃轨 、 卡轨现象等小的隐患问题 ， 没有及时修正解决。 2 对行车梁系统出现的失稳现象 ， 没有正确分 析原因， 盲 目加固行车梁， 达不到应有的效果。依据 新规范 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 4 ． 2 整体稳定章节 ， 如不是 行车梁强度问题， 而是行车梁系统失稳问题 ， 应通过 采用将制动板加宽的加固方法n ， 提高系统的稳定 性， 解决失稳隐患， 满足安全使用。 4 结语 行车梁系统的稳定是一个综合性的问题 ， 从设 计 、 施工、 到生产使用相互贯穿、 相互交叉 ， 需具体分 析， 具体解决。在现在新规范条件下， 如何保证旧规 范时期的建设体系安全使用 ， 在生产的实际改造运 用 中， 还需进一步探索。 参考文献 [ 1 ] 王赫． 建筑工程事故处理手册[ M] ． 北京 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 9 4 ． [ 2 ] 丁芸孙． 钢结构设计释义与误区的探讨[ J ] ． 建筑结构， 2 0 0 7 1 6 8 ． [ 3 ] 汪一骏． 钢结构设计手册[ M] ． 北京 中国建筑工业出版社 ， 【 3 上接 第 7 8 页 3 提门后炉门下滑 或落门后 ， 控制油缸处于 前后限之间。出现这种情况的原因比较复杂 ， 应该 是液控单 向阀出现问题， 或者是系统出现干扰、 油缸 内泄及回路单 向阀损坏等原因所致。此时， 应提高 挂钩处溢流阀压力并用挂钩单元进行复位操作 ， 然 后逐步排查故障原因、 消除故障。 4 液压系统油温过高问题分析与解决。油温过 高会严重影响机车液压系统 的正常运行 ， 这是焦炉 机车存在的老问题。油温过高的主要原因是外部环 境温度太高所致 ， 因此济钢焦化厂采用直接在液压 室内加装工业空调强制冷却 的方式 ， 液压系统的油 温在夏季高温季节也可稳定控制在 5 5℃以下 ， 同 警 誊 丢 ≤ 痞蠢 一 i 一 一 I 8 0 学 时， 也便于检修人员进行维护和故障处理。 3 改进效果 T 0 8 型推焦机取门部分经过改进后 ， 机构得到 了简化和优化 ， 相关的液压故 障减少了约5 0 ％， 而 且 由于系统 比较简单 ， 也便于维护及故障判断。同 时， 用外置式高精度滤油机在线循环过滤油液的方 式也取得了较好效果， 解决了系统本身自 带滤油装 置滤油能力不足的问题， 可使油液的清洁度稳定保 持在N A S 1 0 级左右， 从而降低液压系统的故障率。 参考文献 [ 1 ] 牟增光， 孙万领， 吕京文． 推焦车取门液压系统典型故障分析 [ J ] ． 莱钢科技， 2 0 0 6 1 4 9 5 0 ． ～ 1 1 l 一 。壤‰ ； 一～ ．． ； ． | 一 漶 ～