自制500KN/30m動臂桅桿起吊應(yīng)變測試分析研究試驗(yàn)

某安裝公司自制了一套500KN/30m動臂桅桿起吊大型設(shè)備，現(xiàn)需要檢驗(yàn)動臂桅桿的起吊能力是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。委托聚航科技對自制桅桿起吊進(jìn)行應(yīng)變測試，得出動臂桅桿的*大起吊重量和起伏角度。

應(yīng)變測試方案

動臂桅桿主要由主臂、動臂和底座3部分組成（見圖1），試驗(yàn)方法為應(yīng)變電測法，采用JHYC靜態(tài)電阻應(yīng)變儀進(jìn)行多點(diǎn)測試。為了保證試驗(yàn)安全進(jìn)行，根據(jù)500KN/30m動臂桅桿試驗(yàn)施工技術(shù)方案和設(shè)計(jì)計(jì)算書，指定了加載試驗(yàn)與應(yīng)變測試的實(shí)施方案。將主、動臂桅桿上幾個主要危險截面的理論計(jì)算應(yīng)力值換算成各截面處應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變值，以確定許可應(yīng)變值，避免加載過量和動臂起伏角度超過規(guī)定范圍。監(jiān)測點(diǎn)的選擇除按施工技術(shù)方案中要求的進(jìn)行選點(diǎn)外，還根據(jù)桅桿的受力特點(diǎn)在應(yīng)力復(fù)雜的地方粘貼了應(yīng)變花，選點(diǎn)位置如圖1所示。對主應(yīng)力方向基本確定的點(diǎn)采用單向貼片。

為保證試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)的可靠性，試驗(yàn)前對儀器進(jìn)行精心的調(diào)試與校驗(yàn)，嚴(yán)格挑選應(yīng)變片。應(yīng)變片粘貼后進(jìn)行測試以保證貼片質(zhì)量，并采取必要的防潮措施。為了減少溫度變化對測量結(jié)果的影響，采取了單點(diǎn)逐一補(bǔ)償?shù)霓k法。通過加修正系數(shù)以消除導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果的影響，為防止主要截面上測試數(shù)據(jù)不丟失，采用了一點(diǎn)多片的方法，試驗(yàn)結(jié)果表明這些措施是有效

試驗(yàn)步驟

1. 校零，桅桿狀態(tài)：動臂水平位置（兩個支點(diǎn)），主臂垂直位置，因主桅桿豎立后校零，所以桅桿自重和施拉繩拉力引起的變形未計(jì)入。

2. 測試由桅桿自重引起的各點(diǎn)應(yīng)力值，動臂起伏范圍0°-80°。

3. 測試起吊載荷34t離地200mm時，桅桿各截面上的應(yīng)力值，動臂起伏范圍50°-80°。

4. 測試起吊載荷46t離地200mm時，桅桿各截面上的應(yīng)力值，動臂起伏范圍55°-80°。

5. 測試起吊載荷52t離地200mm時，桅桿各截面上的應(yīng)力值，動臂起伏角度50°-70°。

結(jié)果分析

從主、動臂桅桿危險截面應(yīng)力測試數(shù)據(jù)看，主、動臂桅桿各截面的實(shí)測應(yīng)力、應(yīng)變與桅桿的實(shí)際變形情況對比相吻合。根據(jù)起吊52t重物時實(shí)測應(yīng)力與桅桿變形的對比結(jié)果可看出，主臂桅桿和動臂桅桿的*大彎矩分別在Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面，*大應(yīng)力分別是1104.2MPa和630.4MPa。

在實(shí)際起吊46t重物時，發(fā)現(xiàn)主臂桅桿變形較大，以至動臂桅桿不能上升規(guī)定的80°的位置，分析其原因，主要是動臂在主臂桅桿聯(lián)接處截面產(chǎn)生了一附加彎矩。此彎矩值不僅自身引起較大的彎曲應(yīng)力，還使主臂桅桿產(chǎn)生一初始撓度，增加了桅桿的偏心度，因此由動臂軸向力N引起的附加彎矩的影響不可小視。

總結(jié)

通過起吊試驗(yàn)和應(yīng)力測試結(jié)果分析，由安裝公司設(shè)計(jì)制造的500KN/30m動臂桅桿的起吊能力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。*大起吊重量52t，起伏角度為70°。通過實(shí)際測試，動臂桅桿的危險界面在Ⅲ-Ⅲ截面，其抗彎能力低于Ⅱ-Ⅱ截面。通過現(xiàn)場安裝情況看，制造中引起的主桅桿第1節(jié)與第2節(jié)法蘭；聯(lián)接處不同心及法蘭端面與主臂桅桿軸線不垂直等因素對桅桿的使用有不利影響。