岸邊老舊集裝箱起重機(jī)應(yīng)力測試分析

某港口一臺(tái)岸邊集裝箱起重機(jī)使用壽命已達(dá)34年，在小車運(yùn)行過程中小范圍存在劇烈振動(dòng)現(xiàn)象，為分析岸邊集裝箱起重機(jī)繼續(xù)使用的可靠性以及主要承載金屬結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，現(xiàn)要對起重機(jī)的主要承載金屬構(gòu)件進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)力和動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試，并對同一截面小車軌道高低差進(jìn)行檢測，對整機(jī)金屬結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量進(jìn)行檢測，最終完成對整機(jī)的安全性評價(jià)。

岸邊集裝箱起重機(jī)結(jié)構(gòu)

岸邊集裝箱起重機(jī)通常簡稱岸橋、橋吊，主要由起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)共三大機(jī)構(gòu)組成。額定重量是40t，起升高度為37m，跨度16m，起升速度50m/min，懸臂段長度L140m，L28.5m。

主要承載構(gòu)件靜態(tài)應(yīng)力分析及結(jié)果

靜載應(yīng)力測試的目的是檢驗(yàn)起重機(jī)及其部件的結(jié)構(gòu)承載能力。試驗(yàn)工況盡量模擬實(shí)際作業(yè)工況。選擇合適的測點(diǎn)對于分析起重機(jī)的受力至關(guān)重要，通過對岸邊集裝箱起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析，靜態(tài)應(yīng)力測試選定三大區(qū)域作為布點(diǎn)區(qū)域，即均勻高應(yīng)力區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)和彈性屈曲區(qū)。具體測點(diǎn)位置如圖1。

靜態(tài)應(yīng)力測試采用JHYC-W無線靜態(tài)應(yīng)變儀，現(xiàn)場測試采用箔式膠基應(yīng)變式電阻傳感器（傳感器粘貼間距取為10mm，電阻值為119.9±0.1Ω，靈敏系數(shù)為2.07，片柵特性尺寸為5.8*2.7mm），測量系統(tǒng)橋采用半橋橋路連接，溫度補(bǔ)償方式為自補(bǔ)償方式。

主要承載金屬結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試及結(jié)果

動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試的目的是檢驗(yàn)起重機(jī)主要承載金屬結(jié)構(gòu)在載荷作用下能否滿足動(dòng)強(qiáng)度要求，確定動(dòng)態(tài)應(yīng)變隨時(shí)間變化的規(guī)律，并對其進(jìn)行頻譜分析，根據(jù)統(tǒng)計(jì)特性研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度、剛度。動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試測點(diǎn)選擇遵循以下原則：一是測點(diǎn)能代表各承載構(gòu)件的基本受力狀態(tài)，二是測點(diǎn)為每個(gè)主要承載金屬構(gòu)件上靜態(tài)應(yīng)力值較大的測點(diǎn)。選擇的測試工況為：小車在前后門框之間靠近后門框內(nèi)側(cè)，載荷落地時(shí)儀器置“0”后，儀器開始記錄小車提升40t載荷，分別運(yùn)行到前后門框中部、后伸臂最后端、前伸臂鉸點(diǎn)處、前伸臂簡支段中部以及前伸臂最前端作下降、制動(dòng)、上升、制動(dòng)等動(dòng)作，最后小車運(yùn)行至起始位置將載荷卸載。動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試選用JHDY-W無線動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。測試完畢后對測試結(jié)果進(jìn)行幅值域分析與多蹤時(shí)域分析。

小車軌道高低差測量及結(jié)果

測點(diǎn)布置及測量方法：每條軌道工設(shè)置12個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)間距為5m。

測量方法為：將水準(zhǔn)儀支放在適當(dāng)位置，利用塔尺測量兩主梁對應(yīng)的大筋板處到軌道頂部的尺寸，測量所得的兩個(gè)尺寸之差即為實(shí)測值。

測試結(jié)果分析

岸邊集裝箱起重機(jī)分別在40t試驗(yàn)載荷（均不含吊具）靜載作用下，最大應(yīng)力部位產(chǎn)生在A-A截面、F-F截面、H-H截面和J-J截面上。最大靜載應(yīng)力值A(chǔ)2測點(diǎn)上為-51.0MPa，F(xiàn)1測點(diǎn)上為+48.7MPa，H2測點(diǎn)上為+42.6MPa，J測點(diǎn)上為+51.8MPa；若考慮空載時(shí)前伸臂由非工作狀態(tài)仰起最高位置到工作狀態(tài)水平位置時(shí)前伸臂自重產(chǎn)生的應(yīng)力值，A2測點(diǎn)的合成應(yīng)力值為-63.0MPa，F(xiàn)1測點(diǎn)的合成應(yīng)力值為+70.6MPa，H2測點(diǎn)的合成應(yīng)力值為+7.2MPa，J測點(diǎn)的合成應(yīng)力值為+56.6MPa。該機(jī)在上述工況條件下各測點(diǎn)的靜態(tài)應(yīng)力值在材料許用應(yīng)力范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度滿足工作要求。

在40t載荷動(dòng)載作用下，該機(jī)最大應(yīng)力峰值呈現(xiàn)在前伸臂前端A2測點(diǎn)上，其值為-58.7MPa。各測點(diǎn)動(dòng)載應(yīng)力峰值和對比值（應(yīng)力峰值/應(yīng)力穩(wěn)定值）均在正常范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度滿足使用工況要求。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩根軌道的頂面高低差偏值不得大于軌距的0.15%。最大值不得超過10mm。小車軌距為6m，我們測得前伸臂同一截面軌道高低差值最大為28mm，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

此外對整機(jī)檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)起重機(jī)存在大面積銹蝕現(xiàn)象，其中右側(cè)前拉桿上端部鉸點(diǎn)銹蝕，內(nèi)部原12mm厚的鋼板銹蝕后板厚為9mm，銹蝕深度3mm；左側(cè)后拉桿上端部鉸點(diǎn)處積水銹蝕，內(nèi)部原14mm后的鋼板銹蝕后板厚僅為10mm，銹蝕深度4mm；梯形框上部箱形梁腹板和翼緣板均有大面積殘片銹蝕現(xiàn)象；前伸臂主梁與工字梁重要連接部位有多出呈現(xiàn)殘片式樣的嚴(yán)重銹蝕。

為了保證安全作業(yè)，建議該機(jī)在未作維修處理情況下降低負(fù)荷使用，在使用中加強(qiáng)監(jiān)檢，出現(xiàn)異常情況擬作報(bào)廢處理。