在役塔式起重機(jī)剩余壽命綜合預(yù)測.pdf

1、塔式起重機(jī)（以下簡稱塔機(jī)）是建筑施工中必不可少的設(shè)備,也是施工企業(yè)裝備水平的標(biāo)志之一。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的增多，塔機(jī)滿載率加大，工作繁忙程度加重，塔機(jī)在使用過程中出現(xiàn)的倒塌、斷臂等事故現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，造成事故發(fā)生的原因有相當(dāng)部分是由于塔機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)存在缺陷并工作年限已長所致，而由此引發(fā)鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。在我國，各建筑施工單位使用的塔機(jī)中有相當(dāng)數(shù)量是二十世紀(jì)六十、七十年代設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的,這些塔機(jī)本應(yīng)屬于淘汰，但由于種種原因目前還在

2、使用中。隨著使用時(shí)間的延長，塔機(jī)必然存在安全隱患，由此可以引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。為保證施工的安全和生產(chǎn)的順利進(jìn)行，必須對這部分塔機(jī)進(jìn)行疲勞壽命估算。疲勞壽命估算也因此成為工程界最為關(guān)注的課題之一。本文就是在這樣的背景下，研究了在役塔機(jī)剩余壽命的綜合預(yù)測。 本文以QTZ40塔機(jī)為研究對象，提出了一種基于ANSYS有限元分析和MSC/FATIGUE疲勞分析相結(jié)合的方法對在役塔機(jī)的剩余壽命進(jìn)行綜合預(yù)測。該方法又通過了孟憲頤等人提出的一種

3、根據(jù)《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行反推的反推法的驗(yàn)證。采用本文提出的方法，能夠有效地預(yù)測某在役塔機(jī)的剩余壽命。該方法的提出，能為合理、安全地使用塔機(jī)以及制定塔機(jī)檢測相關(guān)規(guī)則提供參考。本論文主要開展了以下研究工作： 1) 確定塔機(jī)疲勞分析方法。通過對疲勞理論知識的研究，結(jié)合塔機(jī)的實(shí)際工作情況，得出塔機(jī)的疲勞類型屬于高周疲勞。通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)得出估算高周疲勞壽命應(yīng)采用名義應(yīng)力法。 2) 建立有限元模型。研究了有限單元法的基本

4、理論，提出了對塔機(jī)進(jìn)行有限元模型的簡化原則和處理方法。采用ANSYS有限元分析軟件，建立了由南京昊中建筑設(shè)備租賃有限公司提供的型號為QTZ40塔機(jī)的有限元模型。 3) 塔機(jī)力學(xué)分析。以塔機(jī)起重臂上每一跨點(diǎn)作用的額定載荷為一個(gè)工況，用ANSYS軟件計(jì)算在每一個(gè)工況的力作用下結(jié)構(gòu)所承受的靜應(yīng)力值，為以后的疲勞分析做準(zhǔn)備。 4) 確定載荷時(shí)間歷程。對在南京市麒麟鎮(zhèn)麒麟門百勝清城4樓施工的塔機(jī)的工作情況進(jìn)行為期10天的現(xiàn)場觀測并

5、作記錄。通過對數(shù)據(jù)分析處理得到小車一天內(nèi)在各工況下的工作頻數(shù)。最后以天為周期，得出變幅載荷的載荷時(shí)間歷程（.dac）。借助ANSYS有限元軟件，對塔機(jī)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力分析，得到?jīng)_擊載荷作用下的載荷時(shí)間歷程。 5) 剩余壽命估算。根據(jù)前面獲得的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析結(jié)果和載荷時(shí)間歷程，借助疲勞分析軟件MSC/FATIGUE算出該塔機(jī)的全壽命；再根據(jù)該塔機(jī)的實(shí)際工作情況，統(tǒng)計(jì)已工作的時(shí)間（以天為單位），最后預(yù)測該塔機(jī)的剩余壽命。 6) 驗(yàn)