某钢结构厂房吊车梁改造工程技术探讨

2011-11-05薛娟万巍

山西建筑 2011年36期

薛娟万巍

1 工程概况

某条钢厂初轧板坯厂房H跨～F跨吊车梁系统1979年由日方设计，1985年投产，距今已使用20多年。根据条钢厂生产工艺需求，H跨～F跨行车起重量由25 t提高到30 t。为此需对该跨吊车梁系统进行加固改造，确保生产顺利进行。H跨～F跨厂房及吊车梁概貌见图1。

板坯H跨～F跨，为板坯水冷、空冷工艺段，1998年拆除原水冷工艺设施。H跨～F跨厂房跨度30 m，长度约123 m，布置有1台25 t耙式吊车。吊车梁跨度有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，采用制动桁架制动。F列24跨～26跨吊车梁及H列各吊车梁均为圆弧端设计，圆弧端焊缝为K形坡口连接。吊车梁主要采用突缘式支座支承于柱肩梁处。主材采用SS41钢材(材质相当于Q235B)。采用73 kg/m轨道。

2 鉴定内容

在业主有关部门配合下，委托相关单位于2006年9月对检测范围内吊车梁系统的使用现状进行了全面的检查。具体工作如下:收集、查阅了吊车梁设计等有关技术资料，向使用、管理等有关人员就吊车梁的使用情况及发现问题进行调查;对可观察到的结构，如吊车梁本体、桁架等主要承重构件进行了普查;并在普查的基础上，抽样检验测量了易损焊缝、吊车梁挠度、轨道偏差等数据。

检查检测主要内容包括:吊车梁挠度、轨道直线度、轨道与梁腹板偏差、吊车梁圆弧端焊缝抽检、压轨器破损情况检查、主要构件的连接、变形、锈蚀检查等。

2.1 吊车梁结构变形测量

最大挠度变形在H列23跨～24跨上，不超过1/1 400，可以满足相关规范规定。

轨道直线度测量表明，两条轨道偏差趋势基本一致，整体略偏向H轴线。

现场抽测梁上翼缘边缘至轨道边缘距离，经换算得吊车轨道中心对吊车梁轴线偏差最大不超过9 mm，满足要求。

2.2 吊车梁及制动结构检查

厂房内部的吊车梁结构油漆存在老化、脱落情况，构件表面有轻微锈蚀。部分下翼缘水平支撑弯曲变形;吊车梁支座与柱肩梁的连接螺栓多数松动，变位或者脱落;吊车梁支座垫板表面有一定锈蚀，个别垫板少量滑出;压轨器表面有一定腐蚀;柱肩梁现状较好;个别吊车梁检修爬梯损坏。

2.3 焊缝无损检测

现场采用磁粉法抽测了吊车梁圆弧端K形剖口焊缝，未发现有表面裂纹。

3 验算分析

采用的30 t料耙式行车计算参数:单侧2轮，轮距8.4 m，最大轮压51 t。横向水平力，取横行小车重量与额定起重量之和的20%，折合每个轮子3.3 t;横向水平卡轨力取最大轮压的20%，即10.2 t。现有行车的最大轮压为50 t。

考虑20年目标使用期，根据鉴定报告分析结论，腹板与上翼缘焊缝内侧疲劳累计损伤0.69，腹板与加劲肋焊缝端点1.58(累积损伤超过1 h，即达到了疲劳寿命)。

按照升级改造后的吊车荷载对原有吊车梁进行强度和变形验算:

绝大部分吊车梁上翼缘压应力均处于270 MPa～320 MPa之间，超过原有钢材的屈服强度。27 m，20 m跨度吊车梁竖向挠度均大于1/1 200。

4 加固方案

综合以上内容，需要对吊车梁进行加固才能满足吊车升级以后的要求。

吊车梁加固方法有以下几种:增大截面法、斜板支撑加固法、改变受力体系法、预应力加固法、增加吊车间距法、采用CFRP材料加固法等。

由于使用耙式行车，本文按照现行《钢结构设计规范》对吊车梁系统进行卡轨力核算。原有设计按照老规范，对卡轨力的计算远远低于现行值。

由于吊车横向卡轨力的增大，造成本项工程吊车梁上翼缘的强度和刚度不足，应考虑对上翼缘板进行加固。由于上翼缘板顶部有73 kg/m的钢轨道，采用增大截面法对上翼缘加贴钢板的做法施工的时候较为不便，因此选用“Y”形斜板支撑加固法，见图2。

采用此方法对吊车梁进行加固，在梁上翼缘位置形成了闭口截面，同时提高了上翼缘板的强度和刚度，有效地降低了偏心轮压缠身的附加弯曲应力和局部压应力。较大地增加了上翼缘板的抗扭能力。同时也增加了吊车梁的整体刚度，减少了变形。经过计算，当加强板的厚度取为上翼缘的厚度时，吊车梁的强度、挠度以及疲劳性能均满足设计规范的要求。

此加固方法由于涉及到的焊缝较大，对焊接技术要求较高，施工时应从吊车梁跨中同时对称地向两侧施焊，吊车梁两侧施焊也应该同时对称地进行，以防止吊车梁施工时产生的变形不对称;同时应采用合适的焊接工艺参数确保焊缝质量。具体措施见图3。对于挠曲变形，破坏比较严重的吊车梁制动桁架水平支撑采用更换或者加大截面的方式进行处理，图4为加大截面法加固吊车梁支撑的方法。同时应更换已经松动的螺栓，不得拧紧后继续使用;修复已经损坏的检修爬梯，对露天的吊车梁结构老化、脱落的油漆重新涂刷，恢复原样;对损坏的露天走道网格板重新更换和涂装。